導(dǎo)語：如何才能寫好一篇神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

中圖分類號(hào)：G642

1 背 景

電子信息科學(xué)與技術(shù)是以物理和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，研究通過電學(xué)形式表達(dá)和操控信息的基本規(guī)律以及運(yùn)用這些基本規(guī)律實(shí)現(xiàn)各種電子系統(tǒng)的方法。在進(jìn)入電子時(shí)代和信息社會(huì)的今天，電子信息科學(xué)技術(shù)已滲透各個(gè)領(lǐng)域。隨著電子信息技術(shù)日新月異，電子信息教學(xué)領(lǐng)域也面臨著全新的挑戰(zhàn)，需要培養(yǎng)具有全方位視野和超強(qiáng)能力的新一代工程師及領(lǐng)導(dǎo)者。本著這一目標(biāo)，清華大學(xué)電子系自2008年開始著手進(jìn)行課程改革，通過改革課程體系將原有課程重新整合，從學(xué)科范式的角度整理出電子工程本科教育的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，從而梳理出新的本科課程體系，形成電子信息領(lǐng)域?qū)W科地圖[1-2]。

2016年AlphaGo戰(zhàn)勝李世石的事實(shí)，讓人工智能技術(shù)再一次向世人展示了自己的潛力。人工智能無論在傳統(tǒng)的制造加工行業(yè)，還是在新興的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，都成為國內(nèi)外各大企業(yè)爭(zhēng)相研究開發(fā)的目標(biāo)，在學(xué)術(shù)界也是如此。2016年底，Gartner全球峰會(huì)2017十大技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告[3]，預(yù)測(cè)2017年十大技術(shù)趨勢(shì)：人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)、智能應(yīng)用、智能事物、虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、數(shù)字化雙生、區(qū)塊鏈和已分配分類賬、對(duì)話式系統(tǒng)、格網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)架構(gòu)、數(shù)字化技術(shù)平臺(tái)、自適應(yīng)安全架構(gòu)。Gartner預(yù)計(jì)2017年全球?qū)⒂谐^60%的大型企業(yè)開始采用人工智能技術(shù)。

在2016年開設(shè)的媒體與認(rèn)知課程內(nèi)容中，我們參考國內(nèi)外諸多名校相關(guān)課程的理論及項(xiàng)目?jī)?nèi)容，結(jié)合電子工程系在該領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新性成果，建設(shè)了一套媒體認(rèn)知人工智能技術(shù)教學(xué)課程內(nèi)容及平臺(tái)，以期學(xué)生獲得人工智能技術(shù)中深度學(xué)習(xí)技術(shù)的基礎(chǔ)理論和開發(fā)能力。課程通過提供人工智能技術(shù)領(lǐng)域高層次專業(yè)人才必需的基本技能、專業(yè)知識(shí)及思維方式，力爭(zhēng)培養(yǎng)具有國際一流科研創(chuàng)新能力的人工智能方向的專業(yè)技術(shù)人才。

2 人工智能技術(shù)教學(xué)內(nèi)容

美國MIT大學(xué)的Statistical Learning Theory and Applications課程[4]，致力于從統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)和正則化理論的角度介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和最新進(jìn)展。除了經(jīng)典的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，如支持向量機(jī)、流形學(xué)習(xí)、有監(jiān)督學(xué)習(xí)等之外，還重點(diǎn)介紹深度學(xué)習(xí)計(jì)算的理論框架并要求學(xué)生以項(xiàng)目形式給出基于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度神經(jīng)網(wǎng)?j的解決方案。

美國CMU大學(xué)的Deep Learning課程[5]通過一系列研討會(huì)和課程實(shí)驗(yàn)介紹深度學(xué)習(xí)這一主題，涵蓋深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)理論及應(yīng)用領(lǐng)域，以及大量數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的最新問題。通過若干實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生可以對(duì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用加深理解。

美國Stanford大學(xué)的Deep Learning for Natural Language Processing課程[6]深入介紹應(yīng)用于自然語言理解的深度學(xué)習(xí)前沿研究，討論包括循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)短期記憶模型、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等非常新穎的模型。通過上機(jī)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將學(xué)習(xí)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作的技巧來解決實(shí)際問題，包括實(shí)施、訓(xùn)練、調(diào)試、可視化和提出自己的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，最終的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及復(fù)雜的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并將應(yīng)用于大規(guī)模自然語言理解的問題。

媒體認(rèn)知課程參考了上述著名課程的理論內(nèi)容和項(xiàng)目特色。我們結(jié)合電子工程系在人工智能領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)、優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新性成果，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的前沿探索型媒體認(rèn)知教學(xué)課程內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，試圖構(gòu)建具有國際水準(zhǔn)的人工智能技術(shù)教學(xué)課程內(nèi)容。

3 深度學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展概況

傳統(tǒng)的人工智能系統(tǒng)一般采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，這類技術(shù)在處理原始形式的自然數(shù)據(jù)的能力上受到限制，一般困難集中在如何將原始數(shù)據(jù)變換為合適的內(nèi)部表示或特征向量。深度學(xué)習(xí)（deep learning）近年來受到人工智能行業(yè)的廣泛關(guān)注，是一種表征學(xué)習(xí)（representation-learning）方法，由于擁有可以逼近任意非線性函數(shù)的特性，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（deep neural network，DNN）及其衍生的各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有能力取代傳統(tǒng)模型，在語音、圖像、文本、視頻等各種媒體的內(nèi)容識(shí)別系統(tǒng)中發(fā)揮作用。

著名的人工智能科學(xué)家Yann LeCun于2015年在Nature上發(fā)表文章[7]指出，深度學(xué)習(xí)允許多個(gè)處理層組成的計(jì)算模型學(xué)習(xí)如何表征具有多級(jí)抽象層面的數(shù)據(jù)。這些方法已經(jīng)大大提高語音識(shí)別、視覺識(shí)別、目標(biāo)檢測(cè)以及諸如藥物發(fā)現(xiàn)、基因?qū)W等許多領(lǐng)域的最新技術(shù)水平。深度學(xué)習(xí)通過使用反向傳播算法發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)集中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以指示機(jī)器如何改變其內(nèi)部參數(shù)，這些內(nèi)部參數(shù)是從深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上一層的表示中計(jì)算每層中的表示。深度卷積網(wǎng)絡(luò)在處理圖像、視頻、語音和音頻方面帶來突破性的進(jìn)展，而遞歸網(wǎng)絡(luò)則對(duì)文本、語音等順序數(shù)據(jù)提供解決方案。

遞歸網(wǎng)絡(luò)可被視作較深的前饋網(wǎng)絡(luò)，其中所有層共享相同的權(quán)重。遞歸網(wǎng)絡(luò)的問題在于難以在長(zhǎng)期的時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)并存儲(chǔ)信息。為了解決這一問題，長(zhǎng)短期記憶（long short-term memory，LSTM）模型網(wǎng)絡(luò)被提出，主要特點(diǎn)在于其存儲(chǔ)器單元在下一個(gè)加權(quán)值為1的時(shí)間段內(nèi)與自身連接，因此能夠在復(fù)制自身狀態(tài)的同時(shí)累加外部信號(hào)，此外這種自我連接被另一個(gè)單元通過學(xué)習(xí)決定何時(shí)清除此類信息。長(zhǎng)短期記憶模型被證明在語音識(shí)別和機(jī)器翻譯應(yīng)用系統(tǒng)中比傳統(tǒng)的遞歸網(wǎng)絡(luò)更加有效。

4 基于深度學(xué)習(xí)的語音識(shí)別教學(xué)項(xiàng)目

在對(duì)上述課程及配套項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有科研及平臺(tái)，我們構(gòu)建了一種基于深度學(xué)習(xí)的連續(xù)語音識(shí)別項(xiàng)目平臺(tái)，包括兩個(gè)主要項(xiàng)目：深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識(shí)別項(xiàng)目及長(zhǎng)短期記憶模型遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識(shí)別項(xiàng)目。

4.1 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識(shí)別項(xiàng)目

典型的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識(shí)別模型[8-9]核心是對(duì)聲學(xué)特征進(jìn)行多層變換，并將特征提取和聲學(xué)建模在同一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行優(yōu)化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過非線性激活函數(shù)來擬合任何非線性函數(shù)，可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取代原有聲學(xué)模型中的高斯混合模型，用來計(jì)算每一幀的特征與每個(gè)音素的相似程度。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1代表了一個(gè)擁有3個(gè)隱含層的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。相鄰兩層中，每層的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都與另外一層的所有節(jié)點(diǎn)單向連接。數(shù)據(jù)由輸入層輸入，逐層向下一層傳播。對(duì)于節(jié)點(diǎn)間的連接權(quán)重，采用BP算法。BP算法對(duì)于給定的輸入輸出訓(xùn)練數(shù)據(jù)，首先通過正向傳播由輸入得到輸出，之后通過實(shí)際輸出與理論上的正確輸出之差得到殘差，并由輸出層向輸入層根據(jù)激活函數(shù)與連接權(quán)重反向傳播殘差，計(jì)算出每一個(gè)節(jié)點(diǎn)與理想值之間的殘差，最后根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的殘差修正節(jié)點(diǎn)間連接的權(quán)重，通過對(duì)權(quán)重的調(diào)整實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練，從而更加靠近理論輸出結(jié)果。

將DNN實(shí)際利用到語音識(shí)別的聲學(xué)模型時(shí)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層輸入從每一幀音頻中提取出的特征，通過網(wǎng)絡(luò)的正向傳播，在輸出?郵涑齙鼻爸《雜Σ煌?音素的相似程度，從而作為HMM的發(fā)射概率進(jìn)行語音識(shí)別?？紤]到DNN沒有記憶特性，而語音信號(hào)即使是在音素層級(jí)上，其前后也有相當(dāng)大的聯(lián)系。為了提高DNN在處理前后高度關(guān)聯(lián)的語音信號(hào)中的表現(xiàn)，一般選擇同時(shí)將當(dāng)前幀的前后部分幀作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，從而提高對(duì)當(dāng)前幀識(shí)別的正確率。

4.2 長(zhǎng)短期記憶模型遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語音識(shí)別項(xiàng)目

長(zhǎng)短期記憶模型應(yīng)用于語音識(shí)別中聲學(xué)模型的思路和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類似[10-11]，取代高斯混合模型用于計(jì)算輸入幀與各音素的匹配程度。原理為首先根據(jù)輸入門判斷輸入的數(shù)據(jù)可以進(jìn)入記憶細(xì)胞的比例，同時(shí)遺忘門決定記憶細(xì)胞遺忘的比例；之后由記憶細(xì)胞殘存的記憶部分和新輸入的部分求和，作為記憶細(xì)胞的新記憶值；將新的記憶值根據(jù)輸出門的控制得到記憶細(xì)胞的輸出，并通過遞歸投影層降維，降維之后的結(jié)果一方面作為3個(gè)控制門的反饋，另一方面作為網(wǎng)絡(luò)的輸出；非遞歸投影層則僅僅作為最終輸出的補(bǔ)充，而不會(huì)影響控制門。將長(zhǎng)短期記憶模型實(shí)際利用到語音識(shí)別的聲學(xué)模型時(shí)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

與深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同，長(zhǎng)短期記憶模型遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因?yàn)橛杏洃浱匦裕圆恍枰~外的多幀輸入，只需要輸入當(dāng)前幀。然而，考慮到語音前后的關(guān)聯(lián)性，一般會(huì)將輸入的語音幀進(jìn)行時(shí)間偏移，使得對(duì)t時(shí)刻幀的特征計(jì)算得到的輸出結(jié)果是基于已知未來部分幀的特征之后進(jìn)行的，從而提高準(zhǔn)確度。

篇2

第一，選擇合適的教材

《計(jì)算智能》這門課，很多高校都使用褚蕾蕾老師的《計(jì)算智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》這本書，我也曾經(jīng)使用過這本教材。這本書詳細(xì)的闡述了實(shí)現(xiàn)智能計(jì)算的相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，要求學(xué)生有非常硬的數(shù)學(xué)功底，否則學(xué)起來會(huì)很吃力。最好是數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生來學(xué)習(xí)比較合適。但是問題是開設(shè)計(jì)算智能這門課的專業(yè)不僅僅只有數(shù)學(xué)專業(yè)，計(jì)算機(jī)和信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)都開設(shè)這門課，而這本教材對(duì)他們來說太深了，他們更注重于實(shí)際應(yīng)用。

除了《計(jì)算智能的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》這本書之外，《計(jì)算智能――理論、技術(shù)與應(yīng)用》也是非常優(yōu)秀的教材，它主要針對(duì)研究生和科研人員學(xué)習(xí)使用。因此，對(duì)于信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)，我們既要他們理解計(jì)算智能，也要他們能夠從實(shí)際出發(fā)，實(shí)現(xiàn)智能計(jì)算。這是我們的教學(xué)目標(biāo)，純粹講解數(shù)學(xué)，對(duì)他們來說是興趣的一個(gè)磨滅。因此，我建議采用曹承志老師編著的《智能技術(shù)》這本書，基于其中的若干章節(jié)（主要是第四、五、六章）來講解計(jì)算智能這門專業(yè)限選課。

第二，制定教學(xué)大綱

計(jì)算智能是借助現(xiàn)代計(jì)算工具模擬人的智能機(jī)制、生命的演化過程和人的智能行為而進(jìn)行信息獲取、處理、利用的理論和方法。計(jì)算智能信息處理系統(tǒng)是以模型為基礎(chǔ)，以仿生計(jì)算為特征含數(shù)據(jù)、算法和實(shí)現(xiàn)的柔互式系統(tǒng)。當(dāng)前，計(jì)算智能在用計(jì)算科學(xué)與技術(shù)模擬人和生命的智能及行為方面，主要有模擬智能產(chǎn)生與作用賴以智能表現(xiàn)與功能行為的邏輯觀點(diǎn)。

基于這些觀點(diǎn)和視野，形成了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、演化計(jì)算與模糊邏輯為代表的三個(gè)典型分支。本課程在這三個(gè)分支中，選擇了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和模糊邏輯的基礎(chǔ)知識(shí)作為教學(xué)的基本內(nèi)容。這些內(nèi)容對(duì)于進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究計(jì)算智能、人工智能等高級(jí)信息處理，以及信息科學(xué)和工程技術(shù)都是必要的、基礎(chǔ)性的。

教學(xué)重點(diǎn)：感知器，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，模糊集與模糊系統(tǒng)，模糊邏輯與模糊推理，模糊模式識(shí)別與模糊控制等部分內(nèi)容。同時(shí)掌握運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題也是在教學(xué)過程中不斷要強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。

教學(xué)難點(diǎn)：在計(jì)算智能的教學(xué)過程中，難點(diǎn)主要是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法和模糊邏輯的理論講解，要用簡(jiǎn)明形象的語言描述理論知識(shí)，讓學(xué)生感興趣。同時(shí)，將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際解決問題的能力也是教學(xué)上的一個(gè)難點(diǎn)。

第三，按照大綱要求，開展有序的課堂教學(xué)

根據(jù)大綱要求，計(jì)算智能這門課共有48個(gè)學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)8節(jié)，學(xué)習(xí)時(shí)間共18周，每周1～2次課。

這種時(shí)間安排方式是比較合理的，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮到知識(shí)的學(xué)習(xí)順序，避免實(shí)驗(yàn)與理論課不能配合的現(xiàn)象發(fā)生。實(shí)驗(yàn)1在第10周做，那么我們就可以利用前面9周的時(shí)間給學(xué)生講解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)軟件等等，為實(shí)踐做準(zhǔn)備工作。這樣，學(xué)生在做課程實(shí)驗(yàn)時(shí)，才不會(huì)覺得無從下手。實(shí)驗(yàn)2在16周做，當(dāng)中空閑的兩周主要用于學(xué)習(xí)MATLAB遺傳算法工具箱。

第四，設(shè)計(jì)作業(yè)與課程實(shí)驗(yàn)

該課程有兩次作業(yè)，分別在第6周和第12周布置，作業(yè)時(shí)間為1～2周。這兩次作業(yè)內(nèi)容分別針對(duì)“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“遺傳算法”。從表中不難看出，當(dāng)做完相應(yīng)章節(jié)的作業(yè)后，立即進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，這樣的設(shè)計(jì)，使得學(xué)生難免更加深刻地理解和掌握知識(shí)。

值得提出的是，這門課的實(shí)驗(yàn)工具――MATLAB6.5。以前，我們?cè)?jīng)使用過C/C++/VC＋＋等等高級(jí)語言來做計(jì)算智能仿真實(shí)驗(yàn)，但最后的效果并不是很令人滿意，學(xué)生往往會(huì)知難而退，從而喪失對(duì)這門課的興趣和信心。

因此，我認(rèn)為，針對(duì)信科專業(yè)或者計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，他們的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)并不是非常扎實(shí)，而計(jì)算智能又是一門專業(yè)限選課。要想讓學(xué)生對(duì)這門課產(chǎn)生興趣，我們可以考慮采用一些成熟的工具箱來支持我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如MATLAB6.5的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱”“遺傳算法工具箱”和“模糊邏輯工具箱”。學(xué)生通過使用這些工具箱，方便而有效地感覺到“智能的計(jì)算”的存在。實(shí)踐證明，這種方法能夠取得更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。

第五，與學(xué)生的課后交流

教師在課堂上傳授完知識(shí)后，要及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行交流，了解他們的學(xué)習(xí)情況并獲取建設(shè)性意見。通過平時(shí)的觀察和總結(jié)，大學(xué)教師與學(xué)生交流的方式和方法主要有以下幾種：

(1)利用一切時(shí)間（如上課提前幾十分鐘到教室、課間或下課時(shí)間等等）與學(xué)生交談，了解他們的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)及回答他們提出的問題。

(2) 建立課程網(wǎng)站，學(xué)生登陸后可以通過論壇或聊天室向教師提問。可以確定一個(gè)時(shí)間（如每周三晚7點(diǎn)，開放聊天室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)答疑），平時(shí)學(xué)生可以通過在論壇上發(fā)帖，教師回復(fù)的方式獲得答疑。

(3) 如果沒有課程網(wǎng)站，教師可以留給學(xué)生一個(gè)常用的Email地址，或者其他的聯(lián)系方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到困難時(shí)可以聯(lián)系到教師。

(4) 固定輔導(dǎo)的時(shí)間和地點(diǎn)。這個(gè)地點(diǎn)可以是教室、辦公室、會(huì)議室等等。如果場(chǎng)所有限，可以分班進(jìn)行。

上面的四類方法是經(jīng)常使用的，我們對(duì)此進(jìn)行了一個(gè)問卷調(diào)查，對(duì)象是03級(jí)和04級(jí)信息與計(jì)算科學(xué)的150名學(xué)生，要求他們選出三種最合適的交流方式。經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)查和詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)，有106位學(xué)生選擇了采用學(xué)習(xí)網(wǎng)站的方式進(jìn)行交流，97位學(xué)生選擇了固定場(chǎng)所答疑，76位學(xué)生選擇了課間交談方式。而類似Email、QQ和打電話的方式似乎不受學(xué)生青睞。論壇和聊天室方式介于它們之間，而這兩種方式完全可以包容在“課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站”中。

第六，計(jì)算智能與人工智能的關(guān)系

在我校，要求學(xué)生先學(xué)習(xí)計(jì)算智能，再學(xué)習(xí)人工智能，其實(shí)兩者的順序并不重要，未必要先學(xué)習(xí)計(jì)算智能。但是，在教學(xué)過程中，要讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，了解學(xué)習(xí)這門課的意義所在，計(jì)算智能與人工智能相比，是更低層的運(yùn)算，它強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)，而人工智能強(qiáng)調(diào)的是知識(shí)。

從事這門課的教學(xué)有很長(zhǎng)時(shí)間了，也逐漸地有一些研究課題，對(duì)于個(gè)別特別感興趣的學(xué)生，可以吸引他們加入我們的研究隊(duì)伍，這也是因材施教思想的一個(gè)體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁永生.計(jì)算智能――理論、技術(shù)與應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，2004.

篇3

關(guān)鍵詞：智能控制；教學(xué)方法；多媒體；教學(xué)內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）16-0116-02

一、引言

隨著我國高校大規(guī)模的擴(kuò)招，高等教育已由精英型教育過渡到大眾型教育，教學(xué)對(duì)象的階梯層次也發(fā)生了較大的變化。在擴(kuò)招量較大的本科第二批招生院校中，學(xué)生理論知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力等方面的素質(zhì)相對(duì)下降，而社會(huì)又迫切需求大量應(yīng)用型人才。為了適應(yīng)新形式的教學(xué)要求，各高校都在尋求提高培養(yǎng)人才質(zhì)量的教學(xué)管理方法，廣泛進(jìn)行教學(xué)制度的改革。智能控制是高校本科自動(dòng)化及其相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課，智能控制是當(dāng)今國內(nèi)外自動(dòng)化學(xué)科中十分活躍和具有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，代表著當(dāng)今世界控制理論和技術(shù)的發(fā)展方向之一，是一門集理論研究和工程實(shí)踐于一體的綜合性課程[1]，因此在教學(xué)改革中如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量是非常重要的。為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)教育培養(yǎng)的要求，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，近年來，結(jié)合課堂教學(xué)，我們對(duì)智能控制的教學(xué)改革做了一些探索。

二、“智能控制”課程的特點(diǎn)和目標(biāo)

智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展的高級(jí)階段，是人工智能、控制論、系統(tǒng)論和信息論等多種學(xué)科的高度綜合與集成，是一門新的交叉前沿學(xué)科[2]。由于智能控制在社會(huì)生產(chǎn)中所體現(xiàn)出的巨大研究?jī)r(jià)值和廣闊應(yīng)用前景，使得這門原先只在研究生階段才開設(shè)的課程，現(xiàn)在已經(jīng)在眾多高校自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生中開設(shè)。其目的是使學(xué)生在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理和現(xiàn)代控制理論等基礎(chǔ)理論課程之后，對(duì)控制理論前沿發(fā)展方向有所了解和學(xué)習(xí)。智能控制屬于偏理論的專業(yè)課程，具有多學(xué)科交叉性。其理論分支較多，內(nèi)容豐富，涵蓋了模糊數(shù)學(xué)與模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和專家系統(tǒng)等前沿學(xué)科理論。該課程內(nèi)容抽象、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等涉及的內(nèi)容理論性都比較強(qiáng)，對(duì)于本科生相對(duì)抽象、枯燥、難懂，他們往往不易理解。

智能控制本身所具有的特點(diǎn)決定了本科教學(xué)過程中該課程的教學(xué)目標(biāo)。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展前沿，掌握智能控制研究的一般方法，幫助學(xué)生獲得智能控制的基本知識(shí)，使學(xué)生掌握智能控制分支及其特點(diǎn)，包括模糊控制理論基礎(chǔ)、模糊控制系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，使學(xué)生理解并掌握用智能控制方法分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本工具、原理和實(shí)現(xiàn)方法，能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的智能控制系統(tǒng)。

針對(duì)課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)過程中應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行改進(jìn)，以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

三、教學(xué)改革措施與途徑

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)新穎性和實(shí)用性。智能控制課程具有前沿性、抽象性和理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，相關(guān)內(nèi)容極其廣泛。然而，作為本科生的一門專業(yè)課，教師在教學(xué)內(nèi)容的選取方面應(yīng)盡可能做到：注重控制思想的融會(huì)貫通，減少煩瑣公式的推導(dǎo)，多采取簡(jiǎn)易示例演示，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)際教學(xué)中，可以采用具體的簡(jiǎn)單示例來展示智能控制器的設(shè)計(jì)，如模糊PID控制器的設(shè)計(jì)思想為自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制參數(shù)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)思想為逆向迭代算法，等等。

本科高年級(jí)學(xué)生在掌握了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)之后，主要關(guān)心學(xué)科前沿知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域和使用方法，學(xué)生希望能學(xué)到很多較新和較實(shí)用的智能控制算法，不愿花太多時(shí)間在復(fù)雜的理論理解上，因此在教學(xué)過程中要注重知識(shí)的應(yīng)用性。此外，大學(xué)高年級(jí)學(xué)生即將走出校門，走向工作崗位，關(guān)于一些新的和正在研究的智能控制方法和技術(shù)的概況對(duì)于他們也非常重要。特別是近期發(fā)展起來的方法和技術(shù)，如模糊神經(jīng)控制、遺傳算法、蟻群算法等。這些內(nèi)容的理論部分可以不必過分深究，教學(xué)重點(diǎn)主要放在介紹每種技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展?fàn)顩r、應(yīng)用領(lǐng)域和具體實(shí)現(xiàn)上。

2.培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)思想，注重工程應(yīng)用。為了鞏固學(xué)生對(duì)智能控制理論的理解和增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師應(yīng)該更注重從工程應(yīng)用角度來引出智能控制概念，并通過具體實(shí)例來說明智能控制如何應(yīng)用，如模糊控制在家用電器中的應(yīng)用，這樣更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。智能控制在航空航天控制、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、家用電器等方面有著廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)畢業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后大部分從事工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的工作，因此工程設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是非常重要的，設(shè)計(jì)能力是通過設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法體現(xiàn)出來的。學(xué)生通過較典型的具有代表性的基本模糊控制器、模糊PID控制、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)用MATLAB語言編出簡(jiǎn)單程序并進(jìn)行最基本的仿真實(shí)驗(yàn)，了解和掌握智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間既能掌握設(shè)計(jì)要領(lǐng)，又具有一定的設(shè)計(jì)能力，從而為今后工作或研究生學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

3.引入仿真軟件，改善教學(xué)效果。智能控制中的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容理論性較強(qiáng)，相對(duì)抽象、枯燥難懂。如果引入更加專業(yè)、有效的工具，采用更加生動(dòng)、明了、有新意的教學(xué)方法，就能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。目前應(yīng)用較為廣泛的仿真軟件是MATLAB[3]，在教學(xué)中借助于MATLAB平臺(tái)，對(duì)智能控制中難以采用解析方法的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行模塊化、可視化分析與設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生理解和掌握課堂教學(xué)內(nèi)容。如運(yùn)用MATLAB軟件中的模糊控制工具箱，可以輕松設(shè)計(jì)模糊控制器，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)控制中，使學(xué)生直觀感受模糊控制的優(yōu)越控制效果。同時(shí)，為了讓學(xué)生更深入地了解智能控制算法的實(shí)質(zhì)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用MATLAB軟件的M語言自行編寫各種智能控制算法程序，這樣學(xué)生不但進(jìn)一步加深了對(duì)理論的理解，而且產(chǎn)生了一定的成就感，從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)了學(xué)好這門課的自信心。

4.創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)。應(yīng)用型人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、訓(xùn)練創(chuàng)新思維、傳授創(chuàng)新方法、提高創(chuàng)新能力。智能控制與自動(dòng)控制理論（古典控制）和現(xiàn)代控制理論不同，智能控制理論和技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，是一個(gè)充滿生機(jī)活力和不斷發(fā)展的學(xué)科[4]，這就要求教師要善于引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和獨(dú)立思考、分析問題的能力。課堂教學(xué)中要正確引導(dǎo)學(xué)生看待學(xué)科的發(fā)展，同時(shí)也提供了一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的機(jī)會(huì)。因此在課堂教學(xué)中要充分展示創(chuàng)新給一門學(xué)科帶來的無窮生命力，多創(chuàng)造機(jī)會(huì)來培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，如實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程小論文和綜合設(shè)計(jì)等。

5.突出以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。學(xué)生是教學(xué)過程的核心，所有的教學(xué)環(huán)節(jié)都要以有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為原則。課堂教學(xué)將講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)法、自學(xué)指導(dǎo)法、實(shí)例教學(xué)法等優(yōu)化組合，充分利用板書、投影、錄像、計(jì)算機(jī)等媒體，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生正確分析問題、解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力，注重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，由以傳授知識(shí)為主變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生能力為主。如采用質(zhì)疑導(dǎo)入法提出問題從而激發(fā)學(xué)生的思考并抓住學(xué)生的注意力；精心設(shè)計(jì)適當(dāng)數(shù)量的問題讓學(xué)生討論和回答，通過這種互動(dòng)的教學(xué)形式活躍課堂氣氛，使學(xué)生真正成為課堂教學(xué)的主體，教師更多的時(shí)候作為一個(gè)組織者和引導(dǎo)者。

6.考核方式的改革。智能控制是一門理論性較強(qiáng)的課程。限于考試時(shí)間，期末考試只能出比較簡(jiǎn)單的題目，僅憑期末考試成績(jī)很難判斷學(xué)生分析問題、解決問題及創(chuàng)新的能力。針對(duì)這種狀況，在教學(xué)過程中，應(yīng)將平時(shí)作業(yè)、課堂提問、小測(cè)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、出勤結(jié)合起來作為平時(shí)成績(jī)，并將此成績(jī)按照一定比例記入總平成績(jī)。這有利于促進(jìn)學(xué)生平時(shí)只有多努力，才能取得好成績(jī)，明了靠最后期末突擊取得高分是非常困難的。對(duì)平時(shí)作業(yè)按照A、B、C、D四個(gè)等級(jí)來評(píng)分，對(duì)作業(yè)中存在的問題及時(shí)糾正，對(duì)課堂上互動(dòng)表現(xiàn)好、實(shí)驗(yàn)取得好成績(jī)的學(xué)生予以表揚(yáng)鼓勵(lì)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。這樣的考核，給出的成績(jī)，既公平又合理，也促進(jìn)了學(xué)生學(xué)風(fēng)的轉(zhuǎn)變。

四、結(jié)論

本文根據(jù)智能控制課程的特點(diǎn)，給出了在智能控制教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上改革采取的一些措施，在教學(xué)實(shí)踐過程中取得了較好的教學(xué)效果，但也難免存在一些問題和不足，希望在進(jìn)一步的教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐中，不斷地更新和完善教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，將控制理論課的教學(xué)改革推向一個(gè)新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡自興.智能控制原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[2]劉金琨.智能控制[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

篇4

繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)不斷提出新的要求，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力，因此，繼電保護(hù)技術(shù)得天獨(dú)厚，在40余年的時(shí)間里完成了發(fā)展的4個(gè)歷史階段。

建國后，我國繼電保護(hù)學(xué)科、繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、繼電器制造工業(yè)和繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍從無到有，在大約10年的時(shí)間里走過了先進(jìn)國家半個(gè)世紀(jì)走過的道路。50年代，我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進(jìn)的繼電保護(hù)設(shè)備性能和運(yùn)行技術(shù)［1］，建成了一支具有深厚繼電保護(hù)理論造詣和豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍，對(duì)全國繼電保護(hù)技術(shù)隊(duì)伍的建立和成長(zhǎng)起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進(jìn)消化了當(dāng)時(shí)國外先進(jìn)的繼電器制造技術(shù)，建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國已建成了繼電保護(hù)研究、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和教學(xué)的完整體系。這是機(jī)電式繼電保護(hù)繁榮的時(shí)代，為我國繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

自50年代末，晶體管繼電保護(hù)已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護(hù)蓬勃發(fā)展和廣泛采用的時(shí)代。其中天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護(hù)和南京電力自動(dòng)化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護(hù)，運(yùn)行于葛洲壩500kV線路上［2］，結(jié)束了500kV線路保護(hù)完全依靠從國外進(jìn)口的時(shí)代。

在此期間，從70年代中，基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開始研究。到80年代末集成電路保護(hù)已形成完整系列，逐漸取代晶體管保護(hù)。到90年代初集成電路保護(hù)的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位，這是集成電路保護(hù)時(shí)代。在這方面南京電力自動(dòng)化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護(hù)起了重要作用［3］，天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)也在多條220kV和500kV線路上運(yùn)行。

我國從70年代末即已開始了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究［4］，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動(dòng)化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機(jī)保護(hù)裝置。1984年原華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定，并在系統(tǒng)中獲得應(yīng)用［5］，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上新的一頁，為微機(jī)保護(hù)的推廣開辟了道路。在主設(shè)備保護(hù)方面，東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)電機(jī)?變壓器組保護(hù)也相繼于1989、1994年通過鑒定，投入運(yùn)行。南京電力自動(dòng)化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動(dòng)化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此，不同原理、不同機(jī)型的微機(jī)線路和主設(shè)備保護(hù)各具特色，為電力系統(tǒng)提供了一批新一代性能優(yōu)良、功能齊全、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著微機(jī)保護(hù)裝置的研究，在微機(jī)保護(hù)軟件、算法等方面也取得了很多理論成果?？梢哉f從90年代開始我國繼電保護(hù)技術(shù)已進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。

2繼電保護(hù)的未來發(fā)展

繼電保護(hù)技術(shù)未來趨勢(shì)是向計(jì)算機(jī)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。

2.1計(jì)算機(jī)化

隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機(jī)線路保護(hù)硬件已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段：從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機(jī)保護(hù)問世，不到5年時(shí)間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu)，后又發(fā)展到總線不出模塊的大模塊結(jié)構(gòu)，性能大大提高，得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機(jī)保護(hù)也是從8位CPU，發(fā)展到以工控機(jī)核心部分為基礎(chǔ)的32位微機(jī)保護(hù)。

南京電力自動(dòng)化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，已得到大面積推廣，目前也在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過了多次改進(jìn)和提高。天津大學(xué)一開始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)，1988年即開始研究以32位數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的保護(hù)、控制、測(cè)量一體化微機(jī)裝置，目前已與珠海晉電自動(dòng)化設(shè)備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊，一個(gè)模塊就是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計(jì)算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存(Cache)和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。

電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能。在計(jì)算機(jī)保護(hù)發(fā)展初期，曾設(shè)想過用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)作成繼電保護(hù)裝置。由于當(dāng)時(shí)小型機(jī)體積大、成本高、可靠性差，這個(gè)設(shè)想是不現(xiàn)實(shí)的?，F(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。天津大學(xué)已研制成用同微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)完全相同的一種工控機(jī)加以改造作成的繼電保護(hù)裝置。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)有：(1)具有486PC機(jī)的全部功能，能滿足對(duì)當(dāng)前和未來微機(jī)保護(hù)的各種功能要求。(2)尺寸和結(jié)構(gòu)與目前的微機(jī)保護(hù)裝置相似，工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強(qiáng)，可運(yùn)行于非常惡劣的工作環(huán)境，成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線，硬件模塊化，對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。

繼電保護(hù)裝置的微機(jī)化、計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。但對(duì)如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求，如何進(jìn)一步提高繼電保護(hù)的可靠性，如何取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尚須進(jìn)行具體深入的研究。

2.2網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱，使人類生產(chǎn)和社會(huì)生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。國外早已提出過系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù))，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。

對(duì)于一般的非系統(tǒng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護(hù)裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多，則對(duì)故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障距離的檢測(cè)愈準(zhǔn)確。對(duì)自適應(yīng)保護(hù)原理的研究已經(jīng)過很長(zhǎng)的時(shí)間，也取得了一定的成果，但要真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng)，必須獲得更多的系統(tǒng)運(yùn)行和故障信息，只有實(shí)現(xiàn)保護(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化，才能做到這一點(diǎn)。

對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對(duì)未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護(hù)的原理［6］，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(gè)(與被保護(hù)母線的回路數(shù)相同)母線保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時(shí)，各保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理，比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。因?yàn)槿绻粋€(gè)保護(hù)單元受到干擾或計(jì)算錯(cuò)誤而誤動(dòng)時(shí)，只能錯(cuò)誤地跳開本回路，不會(huì)造成使母線整個(gè)被切除的惡性事故，這對(duì)于象三峽電站具有超高壓母線的系統(tǒng)樞紐非常重要。

由上述可知，微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.3保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，亦即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化。

目前，為了測(cè)量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾。現(xiàn)在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗(yàn)階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷；另一方面作為測(cè)量量，通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對(duì)被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1992年天津大學(xué)提出了保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化問題，并研制了以TMS320C25數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為基礎(chǔ)的一個(gè)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化裝置。

2.4智能化

篇5

在工業(yè)化的持續(xù)發(fā)展過程中，各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。為了推動(dòng)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，所有企業(yè)都在進(jìn)行技術(shù)革新。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械生產(chǎn)過程中的通用裝置，由氣壓、油壓、機(jī)床、電控馬達(dá)、自動(dòng)控制等組合而成[1]。自20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控機(jī)械加工的特點(diǎn)是靈活、高精度、高生產(chǎn)性、降低操作員的勞動(dòng)密集度、改善勞動(dòng)條件、促進(jìn)生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化、提高經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于開發(fā)高速、高精度、高穩(wěn)定性的高科技設(shè)備。在現(xiàn)有的處理裝置中，只有數(shù)控機(jī)床可以承擔(dān)這個(gè)沉重的責(zé)任。

因此，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)際的快速切削，數(shù)控機(jī)床必須朝著高速化、高精度、靈活性、開放控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)輔助軟件、工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理的方向移動(dòng)，以滿足現(xiàn)代制造業(yè)快速發(fā)展的需要。為了完全發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的最大價(jià)值，我們必須關(guān)注數(shù)控機(jī)床的故障排除問題，了解數(shù)控機(jī)床的一般機(jī)械問題，掌握故障診斷和維護(hù)方法，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的最大適用價(jià)值，提高故障診斷效率，利用科技驅(qū)動(dòng)提高生產(chǎn)效率，確保工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)順利發(fā)展。

二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1設(shè)備故障診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

(1) 國外故障診斷的研究現(xiàn)狀

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷在美國、日本、英國等國家得到了高度重視, 各國競(jìng)相開展相關(guān)技術(shù)。美國是最早開展設(shè)備故障診斷工作的國家之一, 自1961 年美國的阿波羅計(jì)劃執(zhí)行后, 由設(shè)備出現(xiàn)的一系列的設(shè)備故障造成的悲劇促使了美國機(jī)械故障預(yù)防小組 (MFPG) 的成立, 開始對(duì)故障診斷技術(shù)進(jìn)行有組織、有計(jì)劃的研究。隨著故障診斷技術(shù)的發(fā)展, 美國西屋公司、Bently、HP等公司的監(jiān)測(cè)技術(shù)代表了當(dāng)今診斷技術(shù)的最高水平, 其完善的監(jiān)測(cè)功能和較強(qiáng)的診斷功能使之廣泛應(yīng)用于宇宙、軍事、化工等領(lǐng)域;上世紀(jì)六七十年代, 英國以R.A.Collacott為首的機(jī)械保健中心和狀態(tài)監(jiān)測(cè)協(xié)會(huì)開始對(duì)故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究, 其在汽車、摩擦磨損、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)等方面的監(jiān)測(cè)和診斷研究對(duì)國內(nèi)外故障診斷的研究有著指導(dǎo)性意義;日本開展的診斷技術(shù)研究工作主要集中在兩個(gè)層面:一是高等院校, 比如在東京大學(xué)、京都大學(xué)、早稻田大學(xué)高等學(xué)府均發(fā)表了不少基礎(chǔ)性的研究報(bào)告;二是在在企業(yè), 如三菱重工的“機(jī)械保健系統(tǒng)”對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組故障監(jiān)測(cè)和診斷起到了推動(dòng)作用, 日本的故障診斷技術(shù)在鋼鐵、化工、鐵路等行業(yè)發(fā)展較快;歐洲其他國家的故障診斷技術(shù)在某一方面具有特色或占有領(lǐng)先地位, 瑞典SPM公司的軸承監(jiān)測(cè)技術(shù)、AGEMA公司的紅外熱像技術(shù)、挪威的船舶診斷技術(shù)、丹麥的B&K公司的振動(dòng)及噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)等技術(shù)都各有千秋。

(2) 國內(nèi)故障診斷研究現(xiàn)狀

國內(nèi)關(guān)于故障診斷技術(shù)發(fā)展起步晚, 始于70 年代末, 而真正起步應(yīng)該從1983 年南京首屆設(shè)備診斷技術(shù)專題座談會(huì)開始, 國家政府有關(guān)部門對(duì)關(guān)于故障診斷技術(shù)的研究給予重視和支持, 尤其在技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)改造、科研開發(fā)等方面給予高度重視。近年來, 國內(nèi)包括西安交通大學(xué), 浙江大學(xué), 北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、東北化工大學(xué)、中國科學(xué)院等在內(nèi)的眾多大專科院校、科研機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)等都在故障診斷方面做了大量的研究。這些研究都注重結(jié)合當(dāng)代各種先進(jìn)故障診斷技術(shù), 應(yīng)用于很多大型設(shè)備中,并取得了巨大的成果。透平發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)的診斷技術(shù)已列入國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目并受到高度重視;西安交通大學(xué)研發(fā)的“大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械計(jì)算機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)”,哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“機(jī)組振動(dòng)微機(jī)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)”;東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心的“軋鋼機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)”以及“風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)”均取得了可喜的成果, 為國內(nèi)故障診斷的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。與國外理論基礎(chǔ)雄厚、研究深入的故障診斷技術(shù)相比, 我國的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)水平同發(fā)達(dá)國家的差距已大大縮短, 但仍然存在一定差距。

2.2 故障診斷系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

隨著智能診斷系統(tǒng)的發(fā)展, 基于知識(shí)的診斷推理目前是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn), 對(duì)智能故障診斷推理技術(shù)及用于智能推理的知識(shí)表示方式的研究取得了很多成果, 另外, 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、關(guān)于信息同步相關(guān)技術(shù)的研究也迅速發(fā)展起來, 隨著故障診斷研究與發(fā)展, 出現(xiàn)了大量故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用與數(shù)控機(jī)床診斷故障診斷模式, 先后出現(xiàn)的有現(xiàn)場(chǎng)診斷模式和遠(yuǎn)程診斷模式, 現(xiàn)場(chǎng)診斷模式當(dāng)故障發(fā)生后, 企業(yè)必須派售后服務(wù)人員到現(xiàn)場(chǎng)故障診斷, 國內(nèi)多數(shù)企業(yè)對(duì)故障診斷仍然依靠傳統(tǒng)的故障診斷維修方式;遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化故障診斷在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域得到很深入的研究。

故障診斷經(jīng)歷了三個(gè)階段, 即人工診斷, 常規(guī)診斷以及智能診斷, 智能診斷是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn), 關(guān)于智能診斷診斷的研究國內(nèi)外專家學(xué)者都進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究,得到了許多有價(jià)值的成果, 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊模型、粗糙集理論、故障樹等診斷方法以及基于本體、規(guī)則推理RBR和基于案例推理CBR的專家系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床故障診斷中得到很好地發(fā)展, 并都取得了一定的成果, 其中基于知識(shí)的專家系統(tǒng)在人工智能中的應(yīng)用最廣泛[2]。為了提高故障診斷的效率和精度, 多方法集成的故障診斷引起了人們對(duì)高度重視, 將RBR和CBR串行結(jié)合, 利用一種推理方式來解決先導(dǎo)方式推理產(chǎn)生的問題, 當(dāng)兩者都得不到故障診斷的結(jié)果時(shí), 采用人工診斷得出故障診斷結(jié)果。

智能診斷是基于知識(shí)的診斷方法, 因此智能診斷的發(fā)展與知識(shí)的表示密切相關(guān), 關(guān)于故障知識(shí)表示的研究主要有基于規(guī)則、框架、對(duì)象等方式, 對(duì)基于本體表示的方式進(jìn)行了研究。隨著分布式計(jì)算機(jī)管理的出現(xiàn), 一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)——信息同步技術(shù)也有了廣泛的研究, 提出了一個(gè)基于Petri網(wǎng)的信息同步模型, 提出了基于該模型的信息預(yù)取、狀態(tài)估算、系統(tǒng)時(shí)間同步等控制策略研究了分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的信息同步, 信息同步在分布式環(huán)境下多媒體的得到研究。

三、 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法

3.1 人工診斷法

人工診斷方法是基于操作員的經(jīng)驗(yàn)，分為外觀故障檢查、軟失誤檢查、連接器接線、電纜檢查、機(jī)床數(shù)據(jù)檢查等。外觀檢查是操作員使用自己的嗅覺，視覺等，判斷機(jī)床是否故障。軟失誤檢查法是指操作員使用外觀檢查方法確認(rèn)機(jī)床最近的維護(hù)記錄，了解最近的機(jī)床工作，確認(rèn)機(jī)床的潛在危險(xiǎn)性。連接器接線及電纜檢查方法是指使用確認(rèn)機(jī)床各部分連接的指示的操作員。同時(shí)，需要仔細(xì)檢查零件之間的配線連接。機(jī)床的數(shù)據(jù)檢查是通過分析機(jī)床的故障現(xiàn)象，參照機(jī)床相關(guān)的故障數(shù)據(jù)來檢查和糾正機(jī)床數(shù)據(jù)。但是，這些方法的缺點(diǎn)是帶有強(qiáng)烈的主觀性，不可靠的診斷結(jié)果和低診斷效率。

3.2 智能診斷法

目前，數(shù)控機(jī)床故障診斷的主流方法是在故障診斷領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)、人工智能等技術(shù)的智能診斷方法[3]，主要分為以下幾種方法：

（1）容錯(cuò)樹分析法：容錯(cuò)樹分析法是分析和調(diào)查使機(jī)器工具的故障從本地逐漸減少的原因。容錯(cuò)樹分析方法不僅檢查了系統(tǒng)軟件的故障和硬件故障，而且檢查了由一個(gè)組件引起的系統(tǒng)故障的原因，還可以檢查人的因素也可以分析由兩個(gè)以上的組件引起的系統(tǒng)故障的原因。這是一種綜合考慮系統(tǒng)故障原因的分析方法。[4]但是缺點(diǎn)是故障機(jī)制不明確，構(gòu)成故障樹的冗余量復(fù)雜而困難，適合以往的故障診斷，找不到各個(gè)特殊故障。

（2）單個(gè)功能監(jiān)測(cè)方法：?jiǎn)蝹€(gè)功能監(jiān)測(cè)方法在操作過程中收集機(jī)床的各個(gè)部分的信號(hào)，例如溫度、功率、聲發(fā)射、振動(dòng)等，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，分析信號(hào)提取故障特性信號(hào)[5]。然后，判斷機(jī)床是否有故障和斷層的位置。其缺點(diǎn)是傳感器容易受到環(huán)境干擾的接收故障信號(hào)復(fù)雜，不全面，信號(hào)處理效率不高。容易弄錯(cuò)或判斷機(jī)床的故障。

（3）模式識(shí)別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用：模式識(shí)別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用是建立數(shù)控機(jī)床的故障樣品庫，使用數(shù)控機(jī)床的已知故障因子建立實(shí)驗(yàn)樣品，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練支持向量機(jī)和其他模型以及模式識(shí)別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用：模式識(shí)別和訓(xùn)練模型的應(yīng)用意味著使用數(shù)控機(jī)床已知的故障因素建立數(shù)控機(jī)床的故障樣本庫。我們訓(xùn)練了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)模型。

四、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障類型

4.1主軸運(yùn)行中的故障

（1）精度和設(shè)計(jì)不符合相關(guān)要求。

數(shù)控機(jī)床對(duì)精度要求很高。如果精度在處理過程中不滿足所需條件，主軸總是處于影響狀態(tài)，結(jié)果無法保證后續(xù)安裝的牢固性[6]。數(shù)控機(jī)床對(duì)精度要求很高。如果精度在處理過程中不滿足所需條件，主軸總是處于影響狀態(tài)，結(jié)果無法保證后續(xù)安裝的牢固性。

（2）過度的切削振動(dòng)。

數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行中發(fā)生的結(jié)構(gòu)問題主要有：無法確保軸線，中間距離過大，主軸承和主軸的安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，主軸箱的柱子和架子分離等[7]。為了解決這些問題，有必要針對(duì)實(shí)際情況采取相應(yīng)對(duì)策，例如及時(shí)更換傳送帶或軸承。

4.2運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的故障

（1）滾珠絲杠的副噪聲的問題。

滾珠絲杠滾動(dòng)球的損傷、滾珠絲杠的效果、螺絲支撐軸承的損傷等滾珠絲杠的噪音有很多原因[7]。鑒于這樣的缺點(diǎn)，為了確保軸承部的緊固，必須配置特別的人員進(jìn)行軸承蓋的調(diào)整等維護(hù)管理。另外，要做好和維護(hù)工作，及時(shí)更換新的球。

（2）滾珠絲桿的靈敏度在運(yùn)行中不好。

此類問題出現(xiàn)的原因?yàn)槠湄?fù)載過高，致使導(dǎo)軌以及絲杠無法處于平行狀態(tài)。針對(duì)此類問題，應(yīng)調(diào)整對(duì)軸向的間隙，強(qiáng)化滾珠絲杠的負(fù)載力，確保導(dǎo)軌以及絲杠處于平行的狀態(tài)。

4.3導(dǎo)軌運(yùn)行中的故障

（1）軌道磨削不良。如果數(shù)控機(jī)床損壞，機(jī)器的床位和基礎(chǔ)會(huì)受到裝置長(zhǎng)期操作的影響。另外，如果在短時(shí)間內(nèi)適用數(shù)控機(jī)床的話，那又會(huì)造成損失。由于這樣的問題[8]，在導(dǎo)軌的維護(hù)管理中必須做良好的工作，使用用于維持?jǐn)?shù)控機(jī)床的油，保證良好的運(yùn)轉(zhuǎn)，避免損傷問題。

（2）運(yùn)行導(dǎo)軌時(shí)，存在零部件涂抹效果差等問題。考慮到這種問題，通過結(jié)合現(xiàn)實(shí)，可以分析特定的問題，控制容許度，選擇質(zhì)量好的部件。

五、研究難點(diǎn)及可能的解決方案

數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜而精密的大型設(shè)備，受各種因素的影響，有故障傾向。操作員不恰當(dāng)工作時(shí)，工件加工困難，處理環(huán)境惡劣，數(shù)控機(jī)床就會(huì)產(chǎn)生各種故障。從目前的研究觀點(diǎn)來看，人工診斷法的效率低，精度低，不能及時(shí)準(zhǔn)確地找到故障部位，因此逐漸被取代。智能診斷法因更有效的診斷速度和準(zhǔn)確可靠的診斷效果而受到越來越多的企業(yè)的青睞。目前，智能診斷技術(shù)尚未成熟，但還有很多缺點(diǎn)，可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）為了解決構(gòu)建容錯(cuò)樹的復(fù)雜和困難的問題，可以有機(jī)地集成模糊理論，專家系統(tǒng)和容錯(cuò)樹。首先，使用減少現(xiàn)有知識(shí)基礎(chǔ)的規(guī)則數(shù)，提高知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用的靈活性和適應(yīng)性的模糊推論法[9]。然后，建立容錯(cuò)樹與專家系統(tǒng)知識(shí)基礎(chǔ)的關(guān)系，通過推論來確定系統(tǒng)的故障模式。

（2）為了解決單功能監(jiān)視方式的傳感器容易受到環(huán)境的干擾，收集的信號(hào)不完整的問題，采用了通過多個(gè)傳感器收集機(jī)床各部分操作信息的多傳感器融合技術(shù)。另外，通過合成多個(gè)信息源來改善故障判定的概率，建立信息處理的有效數(shù)學(xué)模型，提高信號(hào)處理的效率，提取正確的故障信號(hào)特征。

（3）為了應(yīng)用模式識(shí)別和訓(xùn)練模型，解決找不到機(jī)床故障部位的少數(shù)樣品的問題，可以使用多方法融合故障診斷，即機(jī)床故障的多方法綜合診斷。首先，創(chuàng)建共享故障樣本數(shù)據(jù)庫，使用訓(xùn)練模型來判斷機(jī)床是否出現(xiàn)時(shí)間故障[10]。接著，使用功能監(jiān)視法和fort樹法等對(duì)應(yīng)的方法來確定機(jī)床的故障部位。這樣，可以高效準(zhǔn)確地診斷機(jī)床的故障。

六、未來的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控機(jī)床今后的發(fā)展會(huì)更加蓬勃，而數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)在其中發(fā)揮著重要作用[11]。在人工智能的持續(xù)發(fā)展中，智能診斷技術(shù)會(huì)更加成熟，識(shí)別結(jié)果會(huì)更加準(zhǔn)確。數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)今后的發(fā)展，可從以下幾個(gè)方面入手：

（1）建立故障診斷系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和知識(shí)基礎(chǔ)。

（2）開發(fā)和研發(fā)綜合多源故障信息的高效信息處理技術(shù)，及時(shí)準(zhǔn)確地提取機(jī)床故障特性。

篇6

針對(duì)田間葉螨蟲害信息的采集和分析主要仍然靠人工用目測(cè)手查的方法，提出了一種基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蟲害圖像分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)。仿真試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作物葉片上葉螨圖像的分割和自動(dòng)計(jì)數(shù)。該系統(tǒng)為田間葉螨蟲害信息采集與監(jiān)測(cè)提供了一種新技術(shù)和新方法。

【關(guān)鍵詞】

葉螨圖像；邊緣檢測(cè)；圖像分割

1引言

葉螨是田間農(nóng)作物常見且危害性較大的害蟲，對(duì)多種重要水果、蔬菜等經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物如柑橘、荔枝、龍眼、桃、檸檬、桑樹、茄科、豆科、瓜類等為害甚廣[1~2]。目前對(duì)田間葉螨蟲害信息的采集監(jiān)測(cè)主要仍然靠基層測(cè)報(bào)人員在實(shí)地用目測(cè)手查的方法觀察有無病蟲害發(fā)生及其為害程度[3]。盡管該方法簡(jiǎn)單易行，但需要操作人員具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，而且采用人工目測(cè)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)往往因?yàn)椴僮魅藛T的個(gè)體差異而出現(xiàn)較大誤差。近年來，隨著圖像采集裝備和計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像識(shí)別分析具有準(zhǔn)確度高、勞動(dòng)量小和可視化等優(yōu)點(diǎn)，成為了目前昆蟲識(shí)別分析研究中的熱點(diǎn)[4]。如邱道尹等用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)棗樹紅蜘蛛圖像進(jìn)行了識(shí)別分析[5]，吳滄海等使用Matlab多種邊緣檢測(cè)算法對(duì)柑橘始葉螨圖像進(jìn)行了對(duì)比分析試驗(yàn)[6]，王建等提出了從紅蜘蛛為害葉片的高光譜圖像中識(shí)別受害區(qū)域的方法[7]。這些研究表明了計(jì)算機(jī)圖像處理與分析技術(shù)在葉螨防治領(lǐng)域方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。本文采用了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)葉螨蟲害圖像的采集和分析方法進(jìn)行了研究，提出了一種基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蟲害圖像分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)通過移動(dòng)終端設(shè)備（智能手機(jī)或平板電腦）客戶端獲取葉螨蟲害圖像并進(jìn)行初步分析，進(jìn)而將圖像及處理分析傳輸?shù)椒?wù)主機(jī)存儲(chǔ)和做進(jìn)一步分析。該系統(tǒng)為葉螨蟲害的分析和識(shí)別提供了一種新的技術(shù)和方法。

2蟲害圖像分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蟲害圖像分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為客戶端和服務(wù)主機(jī)2部分?？紤]到蟲害圖像數(shù)據(jù)采集具有便攜、快速、內(nèi)置電源的要求，客戶端采用智能手機(jī)或平板電腦，要求具有500萬像素以上攝像頭（1000萬像素以上較佳），中央處理器采用四核以上CPU，支持觸摸屏操作、3D加速GPU，擁有藍(lán)牙、WIFI。支持外置TF卡和U盤，選用Win8或Android作為操作系統(tǒng)。服務(wù)主機(jī)可以采用服務(wù)器或筆記本電腦，如果采用服務(wù)器作為服務(wù)主機(jī)，則客戶端可以通過無線路由器接入互聯(lián)網(wǎng)方式登錄服務(wù)主機(jī)，或者采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)直接登錄服務(wù)主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)送請(qǐng)求。如果采用筆記本電腦作為服務(wù)主機(jī)，則可以將筆記本電腦放置在無線路由器能夠覆蓋的范圍內(nèi)即可。

3蟲害圖像分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1蟲害圖像分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

客戶端軟件主要包含圖像采集模塊、圖像存儲(chǔ)模塊、圖像分析模塊、圖像顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、以及中央處理模塊等6部分。其中圖像采集模塊調(diào)用智能手機(jī)或平板電腦攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)蟲害圖像的獲取，采集結(jié)果經(jīng)中央處理模塊處理后保存到圖像存儲(chǔ)模塊中，同時(shí)可以通過圖像顯示模塊將采集圖像顯示出來。圖像分析模塊通過中央處理模塊調(diào)出圖像存儲(chǔ)模塊中的蟲害圖像進(jìn)行分析，分析結(jié)果經(jīng)由中央處理模塊通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到服務(wù)主機(jī)。服務(wù)主機(jī)軟件對(duì)客戶端發(fā)送的請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)，接收并將客戶端傳送的數(shù)據(jù)保存到MySQL數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)客戶端的請(qǐng)求對(duì)保存在數(shù)據(jù)庫中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，并將結(jié)果返回客戶端。

3.2蟲害圖像分析算法實(shí)現(xiàn)

對(duì)蟲害圖像的分割與分析是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分。由于蟲害圖像分割與分析要求快速、準(zhǔn)確?？紤]到采集到的圖像為彩色RGB圖像，而圖像中的葉螨呈現(xiàn)紅色，葉片背景則為綠色，二者間具有較為明顯的色差。因此利用RGB彩色圖像中的Green分量可以有效地去除大部分綠色的葉片背景，從而降低后續(xù)圖像處理過程中的計(jì)算量和分割難度。有鑒于此，采用RGB色彩空間分析與閾值分割相結(jié)合的方法，在通過對(duì)初始圖像中R、G、B分量圖像分析的基礎(chǔ)上，獲得初始圖像中綠色分量的灰度圖像，然后采用全局閾值算法實(shí)現(xiàn)對(duì)該灰度圖像中葉螨圖像進(jìn)行二值化分割，最后對(duì)得到的二值化葉螨圖像進(jìn)行蟲量計(jì)數(shù)。首先，通過圖像采集模塊獲取作物葉片葉螨的彩色RGB圖像，由于RGB圖像中每個(gè)像素的顏色由R、G、B三個(gè)分量決定，先對(duì)RGB圖像中的G分量進(jìn)行分析，并將提取出來的綠色分量圖像轉(zhuǎn)變成灰度圖像。采用全局閾值，將灰度圖像中的剩余的葉片背景去除，得到二值化的葉螨圖像，再使用形態(tài)學(xué)的開運(yùn)算將二值化圖像中微小的雜質(zhì)或邊緣去除，得到一個(gè)完整的葉螨二值化分割圖像，最后計(jì)算二值化圖像中的閉合區(qū)域數(shù)量，從而得到圖像中的葉螨蟲量信息。

4仿真試驗(yàn)與結(jié)果分析

4.1分割算法仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文分割方法的效果，用本文方法對(duì)采集的圖像樣本進(jìn)行分割試驗(yàn)。該分割圖像結(jié)果即可進(jìn)行后續(xù)的蟲量自動(dòng)計(jì)算。仿真試驗(yàn)表明，本文方法能夠?qū)崿F(xiàn)將蟲害圖像與葉片背景的分離，分割結(jié)果能夠滿足后續(xù)的蟲量計(jì)算。

4.2蟲量分析試驗(yàn)及結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文蟲量分析方法性能和分割效果，將本文方法對(duì)多組采集圖像樣本進(jìn)行蟲量計(jì)數(shù)分析試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果來看，本文方法能夠?qū)颖救~片圖像中的葉螨蟲量進(jìn)行分析與計(jì)算，準(zhǔn)確率達(dá)到。該方法具有算法簡(jiǎn)單、速度快的優(yōu)點(diǎn)和效果。

5結(jié)論

本文基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)，根據(jù)田間對(duì)蟲害信息的采集監(jiān)測(cè)需求，提出了一種基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的蟲害圖像分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和方法，來解決對(duì)田間蟲害信息采集與計(jì)數(shù)分析問題。本文圖像分析方法在對(duì)植株葉片葉螨RGB彩色圖像進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了葉螨圖像和葉片背景的分離，通過對(duì)分離圖像進(jìn)行種子填充和形態(tài)學(xué)開運(yùn)算處理，有效地過濾了葉片中的微小雜質(zhì)和冗余葉脈邊緣，實(shí)現(xiàn)了葉螨圖像的分割。試驗(yàn)結(jié)果分析表明，基于本文的方法，能夠分割葉片上的葉螨圖像和進(jìn)行蟲量自動(dòng)計(jì)算。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)與圖像分析方法可以應(yīng)用到田間對(duì)葉螨蟲量的計(jì)數(shù)調(diào)查，成為蟲害發(fā)生狀態(tài)信息采集監(jiān)測(cè)的一個(gè)新技術(shù)和新方法。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果和分析也表明，由于受到光照、環(huán)境等因素的干擾和影響，田間采集圖像的背景較為復(fù)雜時(shí)，本文圖像分析計(jì)數(shù)方法的誤判率較高。因此在后續(xù)研究中，有必要對(duì)圖像分析方法再進(jìn)一步深入研究，找出更為有效地方法來解決這個(gè)問題。

作者：劉國成 單位：廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基金項(xiàng)目：

廣東省自然科學(xué)基金培育項(xiàng)目（GTXYP1310）。

參考文獻(xiàn)

[1]李仰潔，王梓英，張國豪，等.溫度對(duì)柑橘始葉螨實(shí)驗(yàn)種群牛長(zhǎng)發(fā)育繁殖的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（4）：862~868.

[2]高俊燕，郭俊，王自然，等.云南德宏檸檬園害蟲種類及主要害蟲發(fā)生規(guī)律研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，24（6）：70~73.

[3]陳鵬程，張建華，李眉眉，等.土耳其斯坦葉螨為害棉葉的生理變化及光譜特征分析[J].昆蟲知識(shí)，2007，44（1）：61~64.

[4]熊煥亮，吳滄海.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的柑橘始葉螨圖像識(shí)別[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（23）：5863~5865.

[5]邱道尹，李俊霞，楊利濤.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的棗樹紅蜘蛛識(shí)別研究[J].電子科技，2014，27（3）：48~51.

篇7

目前，高校專業(yè)課程教學(xué)方式大多以“知識(shí)點(diǎn)”為核心組織教學(xué)，學(xué)生主要以學(xué)習(xí)知識(shí)為主，工程應(yīng)用實(shí)踐機(jī)會(huì)較少。項(xiàng)目沉浸式教學(xué)就是讓學(xué)生參與到企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目，將所學(xué)的知識(shí)在完成實(shí)際項(xiàng)目的過程中，在企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下和同伴交流中進(jìn)行應(yīng)用、整合和重構(gòu)，其實(shí)質(zhì)就是一種結(jié)合構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論和情境學(xué)習(xí)理論的探究性學(xué)習(xí)模式。目前國際上相關(guān)的項(xiàng)目式教學(xué)理論還有CDIO和POPBL[1-2]，其中CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，該理念是以麻省理工學(xué)院為主的大學(xué)在2000年創(chuàng)立的，旨在通過以完整的工程項(xiàng)目為載體，將傳統(tǒng)的課程教學(xué)與企業(yè)工程項(xiàng)目緊密結(jié)合；POPBL表示面向項(xiàng)目和基于問題的學(xué)習(xí)方式，是基于問題的學(xué)習(xí)方式PBL的進(jìn)一步提升，不但通過問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，還通過實(shí)際項(xiàng)目鍛煉學(xué)生的思維能力和實(shí)踐能力。這幾種理念在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的應(yīng)用都存在一定的局限性。

在國內(nèi)，清華大學(xué)、大連理工大學(xué)等也都采納CDIO的教學(xué)理念進(jìn)行教學(xué)改革。其中，清華大學(xué)工業(yè)工程系通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理等必修基礎(chǔ)課程進(jìn)行實(shí)踐，提煉出一個(gè)以院系整體為單位的知識(shí)傳播和創(chuàng)新模式[3]。大連理工大學(xué)努力探索構(gòu)建CDIO與創(chuàng)新教育融合的新體系，從課程體系、教育模式等多方面入手，以達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型工程科技人才的目的[4]。盡管如此，這些基礎(chǔ)課程的實(shí)踐與工程實(shí)際的要求還有一定的距離。為此，達(dá)內(nèi)等培訓(xùn)公司要求其師資需要有多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在基本的知識(shí)授課結(jié)束后指導(dǎo)學(xué)生到合作企業(yè)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，這在一定程度上可以解決項(xiàng)目沉浸式教學(xué)，但作為一個(gè)培訓(xùn)項(xiàng)目，知識(shí)的系統(tǒng)性還有一定的改進(jìn)空間。IBM公司最近幾年與一些大學(xué)商（管理）學(xué)院合作的A100計(jì)劃，鼓勵(lì)高校專業(yè)教師與企業(yè)合作，帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)，利用比較成熟的數(shù)據(jù)分析工具幫助企業(yè)解決實(shí)際問題，但這種方法對(duì)指導(dǎo)教師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、時(shí)間投入等都有較高的要求，一般大學(xué)的專業(yè)師資難以滿足。

數(shù)據(jù)分析類課程包括商務(wù)智能、大數(shù)據(jù)核心技術(shù)、客戶智能等較多的理論知識(shí)，且有一定難度，這些知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中有一定的技巧，需要大量的實(shí)踐才能掌握其中的精髓。實(shí)施項(xiàng)目沉浸式教學(xué)，為減少前期學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，通過學(xué)習(xí)已經(jīng)完成的項(xiàng)目文檔，通過實(shí)驗(yàn)方式了解項(xiàng)目需要的知識(shí)和技能，并利用仿真型的項(xiàng)目練習(xí)。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)入真實(shí)企業(yè)項(xiàng)目，摸索數(shù)據(jù)分析全過程中遇到的問題以及解決技巧，從而增強(qiáng)學(xué)生解決數(shù)據(jù)分析問題的能力。

隨著社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)分析類人才的需求增加，很多高校都開設(shè)了數(shù)據(jù)分析類的課程，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析師或數(shù)據(jù)挖掘工程師，因此選擇數(shù)據(jù)分析類課程進(jìn)行教學(xué)改革，有一定的代表性和前沿性。

2 項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的內(nèi)涵

如何克服傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)脫離企業(yè)所需能力的培養(yǎng)疼點(diǎn)，傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)結(jié)合方式受到了挑戰(zhàn)。項(xiàng)目沉浸式教學(xué)方法結(jié)合高校教學(xué)與達(dá)內(nèi)等企業(yè)培訓(xùn)兩者的優(yōu)點(diǎn)，深入到企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目，把企業(yè)真實(shí)的項(xiàng)目實(shí)施過程融入教學(xué)情境，大大增強(qiáng)了教學(xué)的實(shí)戰(zhàn)性，使學(xué)生適應(yīng)企業(yè)的需求，創(chuàng)新能力有實(shí)質(zhì)性的提高。

項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的主要目的是通過企業(yè)項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的技能，近年來一些教學(xué)改革的措施等大多在一定程度上改善了知識(shí)傳授的問題，而如何培養(yǎng)使用這些知識(shí)解決實(shí)際問題的技能卻是學(xué)校難以解決的。有些高校老師推出第二課堂，組織學(xué)生自發(fā)研究科研問題，這在一定程度上增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)問題的深入思考和創(chuàng)新能力，但這些問題多是實(shí)際問題的簡(jiǎn)單抽象，比較適合做理論研究。項(xiàng)目沉浸式教學(xué)就是通過課程指導(dǎo)教師與企業(yè)合作，利用掌握的專業(yè)知識(shí)解決企業(yè)的實(shí)際問題，然后與企業(yè)專家一起指導(dǎo)學(xué)生浸入實(shí)際項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生掌握解決數(shù)據(jù)分析實(shí)際問題的必要技能和思維方法。

項(xiàng)目沉浸式教學(xué)與項(xiàng)目（project）教學(xué)法還是有一定的區(qū)別。項(xiàng)目教學(xué)法中的項(xiàng)目是教師虛擬的實(shí)際問題，是實(shí)際問題的抽象和簡(jiǎn)化，無論是數(shù)據(jù)以及分析數(shù)據(jù)的要求都與實(shí)際項(xiàng)目不同。在一般的項(xiàng)目教學(xué)法中，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的方式主要是通過完成課程內(nèi)布置的課程項(xiàng)目的要求，最終的評(píng)估也是由任課老師進(jìn)行。一般來說，課程項(xiàng)目需求明確，考慮的因素較少且理想化，背景相對(duì)比較簡(jiǎn)單，用到的知識(shí)也基本是課內(nèi)所學(xué)，很少涉及通過多次試錯(cuò)得到的技能。項(xiàng)目沉浸式教學(xué)需要圍繞客戶的問題，對(duì)龐雜的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到輔助用戶決策的有用知識(shí)。在此復(fù)雜的訓(xùn)練過程中，無論數(shù)據(jù)的選擇、數(shù)據(jù)的凈化以及有效分析方法的選擇都沒有現(xiàn)成的答案，需要學(xué)生在掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的理論知識(shí)基礎(chǔ)上，通過多次比較、探索和討論才能得到有價(jià)值的知識(shí)，并最終解決用戶的問題，而不是僅僅應(yīng)對(duì)課程考核。

與一般的項(xiàng)目教學(xué)相比，項(xiàng)目沉浸式教學(xué)面對(duì)的項(xiàng)目是要解決企?I實(shí)際業(yè)務(wù)遇到的問題。相對(duì)于課程練習(xí)，學(xué)院與企業(yè)合作的項(xiàng)目應(yīng)用背景更加復(fù)雜，不確定因素更多，而且需要用到的知識(shí)不僅是課內(nèi)學(xué)習(xí)的知識(shí)，還需要解決具體問題的經(jīng)驗(yàn)技能。數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目需要經(jīng)過以下幾個(gè)階段：提出問題、獲取并清洗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)建模、評(píng)價(jià)與部署。在這4個(gè)階段中，各個(gè)階段都沒有固定的解決方法可以簡(jiǎn)單套用，學(xué)生需要以現(xiàn)有知識(shí)為基礎(chǔ)，通過模仿學(xué)習(xí)、試錯(cuò)、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，才能積累其中必要的技能。

項(xiàng)目沉浸式教學(xué)偏重于實(shí)踐，在訓(xùn)練學(xué)生技能的同時(shí)，也要對(duì)學(xué)生的思維方法進(jìn)行訓(xùn)練。在數(shù)據(jù)分析的過程中，為了保證數(shù)據(jù)分析的質(zhì)量，有些思維方法是必要的，通過指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)際問題的示范講解，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的沉浸式教學(xué)，學(xué)生需要深刻地領(lǐng)會(huì)這些思維方法并靈活應(yīng)用，從而使學(xué)生能與企業(yè)的需求接軌[5]。

3 實(shí)施項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的條件

在項(xiàng)目沉浸式教學(xué)中，學(xué)生在項(xiàng)目中是主角，指導(dǎo)教師和企業(yè)的專家也會(huì)在項(xiàng)目開展過程中對(duì)總體方案以及具體步驟進(jìn)行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的分工、思考、討論和具體問題求解，他們更多地起到示范、引導(dǎo)和評(píng)判的作用。

項(xiàng)目沉浸式的教學(xué)方式在復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院已經(jīng)嘗試多年，結(jié)合學(xué)院卓越工程師的人才培養(yǎng)，實(shí)踐檢驗(yàn)表明這種教學(xué)改革對(duì)于培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)的創(chuàng)新人才是非常有效的。我們與多個(gè)企業(yè)合作過數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目，與主流的業(yè)界企業(yè)有多年的合作，了解實(shí)際項(xiàng)目的開展過程以及所需的能力，熟悉項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的基本過程和技巧。

校內(nèi)的指導(dǎo)教師需要有一定的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在學(xué)生完成項(xiàng)目的過程中，給予正確的指導(dǎo)，幫助學(xué)生完成項(xiàng)目。我們與多個(gè)企業(yè)合作過數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目，與主流的業(yè)界企業(yè)有多年的合作，了解實(shí)際項(xiàng)目的開展過程以及所需的能力，熟悉項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的基本過程和技巧。對(duì)于數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目來說，在識(shí)別項(xiàng)目需求和目的、數(shù)據(jù)收集與處理、對(duì)比多種分析模型、評(píng)估調(diào)整優(yōu)化和部署等階段，每個(gè)階段都需要有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)、技巧和思維方法。指導(dǎo)教師的職責(zé)就是在每個(gè)階段給予學(xué)生適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，能在學(xué)生遇到難題時(shí)給與實(shí)例、啟發(fā)和思路的指導(dǎo)，對(duì)分析結(jié)果給與合適的評(píng)價(jià)，而不是直接提供答案。

對(duì)學(xué)生來說，項(xiàng)目沉浸式教學(xué)對(duì)自?W能力、敢于挑戰(zhàn)困難以及對(duì)數(shù)據(jù)分析具有較強(qiáng)的興趣更加看重。這個(gè)學(xué)習(xí)過程需要耗費(fèi)很多的時(shí)間和精力，對(duì)有功利心和速成思想的同學(xué)將是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目一般都需要學(xué)生以小組為單位完成，因此學(xué)生之間的協(xié)作能力也非常重要。團(tuán)隊(duì)之間的交流意識(shí)也會(huì)使學(xué)生盡快適應(yīng)數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目的不同角色。

對(duì)合作企業(yè)的專家來說，由于他們有實(shí)施分析型項(xiàng)目豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各類數(shù)據(jù)的處理針對(duì)特定的分析需求有實(shí)戰(zhàn)性的思路和技能，但這些經(jīng)驗(yàn)很難直接表達(dá)清楚。他們可以針對(duì)學(xué)生的問題，結(jié)合實(shí)際背景給出可行的建議，能夠從指導(dǎo)教師不同的角度引導(dǎo)學(xué)生，在一定程度上彌補(bǔ)指導(dǎo)教師經(jīng)驗(yàn)不足的短板，幫助學(xué)生在完成實(shí)際項(xiàng)目的過程中，綜合考慮多種因素，選擇最合適的解決方案。

綜合來說，項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的重點(diǎn)還是培養(yǎng)學(xué)生完成項(xiàng)目，對(duì)所學(xué)的知識(shí)能夠活學(xué)活用。因此，相較于其他教學(xué)方式，項(xiàng)目沉浸式教學(xué)對(duì)學(xué)生的要求更高，需要指導(dǎo)教師、企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)生緊密配合。

4 項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的過程

項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的重點(diǎn)是通過項(xiàng)目實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生技能，通過項(xiàng)目提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力。對(duì)于數(shù)據(jù)分析類等應(yīng)用能力要求很高的課程，項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的實(shí)施過程主要分為項(xiàng)目預(yù)熱、項(xiàng)目實(shí)施和項(xiàng)目總結(jié)等3個(gè)階段。

（1）項(xiàng)目預(yù)熱。項(xiàng)目啟動(dòng)階段對(duì)于項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的開展具有重要意義，在專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)結(jié)束后，可以把以前指導(dǎo)教師做過的項(xiàng)目整理成案例和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，由指導(dǎo)教師示范整個(gè)項(xiàng)目的開展過程，突出項(xiàng)目過程中的問題以及解決關(guān)鍵所在。然后把數(shù)據(jù)提供給學(xué)生，根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要點(diǎn)由學(xué)生模仿數(shù)據(jù)分析的過程。這個(gè)階段學(xué)生遇到的問題會(huì)比較少，主要是熟悉數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目思路。

這個(gè)階段也可以用企業(yè)專家提供項(xiàng)目案例和相關(guān)資料，啟發(fā)學(xué)生補(bǔ)充學(xué)習(xí)課堂教學(xué)忽略的知識(shí)，并通過項(xiàng)目資料的學(xué)習(xí)和練習(xí)，初步了解數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目常用的思維方法以及處理過程常見的問題。

（2）項(xiàng)目實(shí)施。項(xiàng)目實(shí)施過程是整個(gè)教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)。在該過程中，學(xué)生對(duì)于已經(jīng)掌握的知識(shí)在實(shí)際問題中加深理解。還需要學(xué)習(xí)項(xiàng)目分析過程遇到的新知識(shí)和新工具，這就要求學(xué)生有足夠強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力。例如，學(xué)生在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，需要根據(jù)已學(xué)算法基礎(chǔ)或者學(xué)習(xí)新算法，選擇合適的數(shù)據(jù)分析算法，建立合適的數(shù)據(jù)分析模型，通過對(duì)比分析，不斷完善改進(jìn)問題的結(jié)果。此時(shí)導(dǎo)師就需要根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題的理解、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、建模優(yōu)化以及評(píng)估等階段的處理。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中，需要將項(xiàng)目中新用到的知識(shí)、技能進(jìn)行整合，構(gòu)建自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目深入理解、鞏固和提高。

對(duì)于學(xué)生來說，項(xiàng)目實(shí)施是一個(gè)探索的過程。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中，會(huì)遇到具體業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、比較選擇合適的分析算法等很多實(shí)際問題，而這些問題的解決方法在課堂上、書本上沒有講授，或者根本沒有明確的答案，需要學(xué)生不斷地進(jìn)行探索、思考，這個(gè)過程是積累寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)踐能力的過程。

（3）項(xiàng)目總結(jié)。項(xiàng)目總結(jié)階段是一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)，起到提煉、強(qiáng)化技能，擴(kuò)展知識(shí)體系的作用。這個(gè)階段可以幫助學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)回顧、理清的過程，突出項(xiàng)目中遇到的問題和求解方法，從而作為新的案例和實(shí)驗(yàn)素材。

上述項(xiàng)目沉浸式的教學(xué)過程是一個(gè)反復(fù)的過程，每次順利地完成一個(gè)項(xiàng)目，指導(dǎo)教師也會(huì)增強(qiáng)對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的理解，并積累更多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；而學(xué)生順利地完成項(xiàng)目，會(huì)增強(qiáng)對(duì)業(yè)務(wù)的認(rèn)識(shí)并強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析的技能。

這里以我們與IBM合作的SUR項(xiàng)目“基于Spark的文件傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以及負(fù)載優(yōu)化研究”為例，簡(jiǎn)要說明項(xiàng)目沉浸式的教學(xué)過程。這個(gè)項(xiàng)目首先由IBM研究院的專家根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出，目的是優(yōu)化文件傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，在工程實(shí)際有一定的應(yīng)用需求。針對(duì)這個(gè)需求，我們與IBM專家一起，組建了由3名復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院高年級(jí)本科生組成的項(xiàng)目小組，通過多次磋商，進(jìn)一步細(xì)化了文件傳輸網(wǎng)絡(luò)的功能需求。然后通過對(duì)實(shí)際文件傳輸網(wǎng)絡(luò)的分析，摸索其中節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流向和流量，抽象出便于分析的文件傳輸網(wǎng)絡(luò)模型。通過仿真分析，研究這個(gè)模型的特點(diǎn)和參數(shù)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，從多種分析方法中，通過比較發(fā)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比較適合預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間文件傳輸網(wǎng)絡(luò)流量的預(yù)測(cè)，并利用Spark實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速訓(xùn)練和計(jì)算。有關(guān)深度學(xué)習(xí)、Spark等知識(shí)都需要學(xué)生自學(xué)，并用Python語言實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，通過多次比較調(diào)優(yōu)。這個(gè)過程歷經(jīng)數(shù)月，師生共同努力，多次修改設(shè)計(jì)，其中IBM專家提供了相關(guān)的資料，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)每個(gè)階段的工作提出了建議，最后得到比較可行的方案。

5 項(xiàng)目沉浸式教學(xué)建設(shè)存在的問題

項(xiàng)目沉浸式教學(xué)的理念對(duì)教師和學(xué)生都有較高的要求，目前在高校的專業(yè)課程教學(xué)中還存在一些需要解決的問題。

（1）專業(yè)知識(shí)的教學(xué)問題。項(xiàng)目沉浸式教學(xué)對(duì)于學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和動(dòng)手能力有一定的要求。當(dāng)前很多高校的專業(yè)課程注重基礎(chǔ)知識(shí)的培養(yǎng)，脫離了實(shí)際應(yīng)用背景，而這些知識(shí)的掌握只有實(shí)際應(yīng)用才可以深入理解。這就要求指導(dǎo)教師能根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用的需要，梳理相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析知識(shí)體系，幫助學(xué)生對(duì)于實(shí)際問題的分析奠定比較扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

（2）學(xué)生時(shí)間的協(xié)調(diào)問題。學(xué)生在完成實(shí)際項(xiàng)目的過程中，需要結(jié)合所學(xué)多門專業(yè)課程的知識(shí)，因此項(xiàng)目沉浸式教學(xué)需要學(xué)生能拿出一定的時(shí)間，自學(xué)項(xiàng)目要求的額外知識(shí)，并通過反復(fù)試錯(cuò)完成項(xiàng)目。我們建議項(xiàng)目沉浸式教學(xué)與學(xué)校的各種科創(chuàng)項(xiàng)目結(jié)合起來，根據(jù)學(xué)生做項(xiàng)目的成果，滿足一定的條件就給予一定的學(xué)分，以便進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

（3）項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理問題。由于學(xué)生缺乏實(shí)際項(xiàng)目的研究經(jīng)驗(yàn)，因此學(xué)生參與企業(yè)的實(shí)際分析項(xiàng)目具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。指導(dǎo)教師與企業(yè)專家合作，吸引有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的員工?⒂胂钅浚?承擔(dān)項(xiàng)目關(guān)鍵問題，學(xué)生剛開始介入項(xiàng)目時(shí)可以根據(jù)分工承擔(dān)相對(duì)容易的工作，并逐步承擔(dān)有難度的數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析在各個(gè)崗位和階段需要的基本技能。

6 結(jié) 語

篇8

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；自動(dòng)化；智能化；技術(shù)研究

前言

我國是一個(gè)發(fā)展中國家，工業(yè)發(fā)展正處于關(guān)鍵時(shí)期，電力行業(yè)的進(jìn)步能夠更好的保證我國現(xiàn)代化步伐，提升我國產(chǎn)業(yè)的革新。電力行業(yè)的發(fā)展有需要良好的電力系統(tǒng)來作保證，從而提升電力系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化技術(shù)。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化技術(shù)可以提升國家電力部門的生產(chǎn)效率，減少管理費(fèi)用，同時(shí)也可以通過自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等對(duì)電力運(yùn)行進(jìn)行控制，減少電網(wǎng)故障，保證我國電力行業(yè)的正常發(fā)展。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能化的內(nèi)涵

電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能化即在電力生產(chǎn)的過程中，該系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行電能生產(chǎn)、傳輸以及其他管理，從而實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化的功能。在這樣的技術(shù)下，電力行業(yè)可以減少自身的管理費(fèi)用，提高設(shè)備的安全運(yùn)行狀態(tài)，保證整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)在這樣的技術(shù)中，電力管理人員自身的任務(wù)減少，工作原理減小，從而提升他們的工作效率。除此之外，該技術(shù)能夠自動(dòng)對(duì)電力生產(chǎn)設(shè)備和電力部門各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)作進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)可以及時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的程序命令，減少故障對(duì)電力生產(chǎn)部門帶來的損失，提升電力部門的生產(chǎn)效率，最終實(shí)現(xiàn)我國電力行業(yè)的快速進(jìn)步，保證我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)有好又快發(fā)展。

智能技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)不同，它一般會(huì)具備學(xué)習(xí)、適應(yīng)及組織功能的行為，在出現(xiàn)的問題中找到正確的答案。在這樣的技術(shù)應(yīng)用下，它可以改變傳統(tǒng)的機(jī)械控制方法，大大提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，為我國電力行業(yè)的進(jìn)步提供足夠的保障。該技術(shù)它具有非線性、時(shí)變性和不確定性等特征。當(dāng)前我國的智能化技術(shù)還在不斷的進(jìn)步和發(fā)展，但是該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中還存在一定的問題。加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)的智能化技術(shù)研究，有著重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能技術(shù)應(yīng)用

2.1 專家系統(tǒng)控制

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化的技術(shù)應(yīng)用中，專家控控制系統(tǒng)比較常見，而且它的應(yīng)用范圍也比較廣泛。專家系統(tǒng)控制作為一種基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的只能協(xié)調(diào)、組織以及決策等，能夠保證相應(yīng)的基本控制按照系統(tǒng)要求來進(jìn)行。該系統(tǒng)有著自身的特點(diǎn)，它主要是處理一些非結(jié)構(gòu)化的問題，比如處理定性的、啟發(fā)式以及不確定的知識(shí)信息。這樣可以更好的保證系統(tǒng)運(yùn)行狀況，減少系統(tǒng)威脅。專家系統(tǒng)控制可以控制電力系統(tǒng)的恢復(fù)狀況、培訓(xùn)員的調(diào)度以及故障點(diǎn)的隔離等。同時(shí)該系統(tǒng)還可以辨別系統(tǒng)緊急狀況以及報(bào)警等，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化管理。通過對(duì)系統(tǒng)的智能化控制，該項(xiàng)技術(shù)被越來越多的電力部門所應(yīng)用，從而更好的實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的優(yōu)化，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但是在專家系統(tǒng)控制中也存在相應(yīng)的問題，這樣的系統(tǒng)是對(duì)電力專家行為的一種模仿，無法與真正的電力專家相比較，對(duì)于系統(tǒng)沒有輸入的相應(yīng)故障，該系統(tǒng)就不能夠做出良好的處理，不能夠查找到故障所在。同時(shí)這樣的系統(tǒng)自身也會(huì)存在許多的漏洞和缺陷，在電力系統(tǒng)運(yùn)行比較復(fù)雜的狀態(tài)中不能夠充分滿足其運(yùn)行需求。該系統(tǒng)在運(yùn)行中一般都是通過對(duì)各種系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)，從而來判定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，最終保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，設(shè)計(jì)人員在對(duì)專家系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)時(shí)，應(yīng)該要充分考慮電力運(yùn)行可能會(huì)遇到的各種故障數(shù)據(jù)，比對(duì)其進(jìn)行效分析，對(duì)專家系統(tǒng)的有效性進(jìn)行評(píng)定和實(shí)驗(yàn)，最終提升該系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2.2 模糊控制

模糊控制主要是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的總體控制，它是一種宏觀控制方法。這種控制方法運(yùn)行比較簡(jiǎn)單而且容易進(jìn)行操作，它可以對(duì)隨機(jī)的、不確定的系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。在這樣的系統(tǒng)中進(jìn)行控制時(shí)首先要將認(rèn)為的操作經(jīng)驗(yàn)用模糊的關(guān)系來表示，在模糊推理過程中可以更好的對(duì)復(fù)雜過程進(jìn)行相應(yīng)的控制。在使用表達(dá)式時(shí)一般會(huì)使用“如果……，則……”。模糊控制方法的應(yīng)用比較廣泛，它的控制質(zhì)量比較高，比如它可以解決穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)等問題。但是這樣的控制方式還存在許多的問題，比如不能夠完全模擬專家的控制行為，從而也就不能夠?qū)ο到y(tǒng)問題進(jìn)行良好的處理。除此之外，由于該系統(tǒng)自身的學(xué)習(xí)能力還不完善，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行存在一定的安全威脅。比如模糊變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)或者或者自組織模糊系統(tǒng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制等。同時(shí)這樣的系統(tǒng)控制中包含了各種智能控制和自動(dòng)控制之間的交叉結(jié)合，這樣就會(huì)增加系統(tǒng)的運(yùn)行潛力。加強(qiáng)電力系統(tǒng)的模糊控制，能夠更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化，提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)前我國電力系統(tǒng)中許多都采用專家系統(tǒng)和模糊系統(tǒng)控制相結(jié)合的方式來進(jìn)行，這樣可以提升系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，保證電力行業(yè)的發(fā)展水平。在這樣的控制下還可以更好的提電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2.3 線性最優(yōu)控制

在實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的最優(yōu)控制時(shí)可以選擇線性最優(yōu)控制，從而更好維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行。最優(yōu)控制理論可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的良好發(fā)展，為今后我國電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)提供更為科學(xué)的方案。線性最優(yōu)控制是當(dāng)前我國眾多控制理論之一，而且它的理論也比較成熟。在進(jìn)行線性最優(yōu)控制時(shí)需要利用最優(yōu)勵(lì)磁控制手段來提升遠(yuǎn)距離輸電線路的電能，同時(shí)也可以更好的改善輸電的效率。除此之外，最優(yōu)控制理論對(duì)水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)電阻的最優(yōu)時(shí)間也可以進(jìn)行相應(yīng)的控制，大大提升了發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)電力的高效發(fā)展。當(dāng)前我國現(xiàn)行最優(yōu)控制技術(shù)在電力部門的應(yīng)用較為廣泛，為我國電力行業(yè)進(jìn)步提供了巨大的動(dòng)力。但是這樣的控制方法也存在一定的問題，比如該項(xiàng)技術(shù)的控制器主要是對(duì)電力系統(tǒng)的局部線性優(yōu)化來設(shè)計(jì)的，如果在強(qiáng)非線性的電力系統(tǒng)中，它的運(yùn)行效果就會(huì)下降，甚至還會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常工作。

2.4 綜合智能系統(tǒng)

綜合智能系統(tǒng)的應(yīng)用符合電力發(fā)展的需求，它主要包含了智能控制系統(tǒng)，同時(shí)也包含了現(xiàn)代的控制方法。比如模糊變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。在這樣的系統(tǒng)中，電力管理人員的工作壓力下降，也可以提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少系統(tǒng)不良狀況的出現(xiàn)，進(jìn)而保證我國電力行業(yè)的安全。除此之外，綜合智能系統(tǒng)還包含各種智能控制方法之間的交叉結(jié)合，在這樣的結(jié)合中電力系統(tǒng)的運(yùn)行效果大大提升。并且模糊控制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的為智能綜合系統(tǒng)的運(yùn)行提供了良好的基礎(chǔ)，在這樣的技術(shù)支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)該系統(tǒng)的安全運(yùn)行，減少系統(tǒng)事故的發(fā)生，為整個(gè)電力行業(yè)的發(fā)展提供動(dòng)力。綜合智能系統(tǒng)在運(yùn)行中能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行種可能存在的問題，并且將故障狀況傳輸?shù)较鄳?yīng)的計(jì)算機(jī)，管理人員在這樣的管理中可以提升管理效率和管理質(zhì)量，縮短了系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間，減少公司單位的經(jīng)濟(jì)損失。但是該系統(tǒng)也會(huì)存在不足，其主要表現(xiàn)為系統(tǒng)在長(zhǎng)期的運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)質(zhì)量環(huán)境下降；綜合智能系統(tǒng)是認(rèn)為設(shè)計(jì)的，在運(yùn)行中都是按照規(guī)定的程序進(jìn)行的，如果其中一個(gè)程序發(fā)生故障，則可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，進(jìn)而給電力企業(yè)單位帶來巨大損失。

3 總結(jié)

綜上所述，我國電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化能夠更好的保證電力行業(yè)發(fā)展的效率，能夠不斷滿足當(dāng)前我國巨大的電力需求。所以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和在智能化，就需要加強(qiáng)對(duì)專家系統(tǒng)控制、模糊控制、線性最優(yōu)控制、綜合智能系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究，為今后我國電力行業(yè)的正常發(fā)展提供更多的技術(shù)保障，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]李妍.淺論電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能技術(shù)的應(yīng)用[J].中國科技信息，2010，8（8）.

篇9

 

目前我國高校的人才培養(yǎng)模式完全不符合社會(huì)企業(yè)需求的人才培養(yǎng)。高校在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力方面比較欠缺，只注重理論知識(shí)的培養(yǎng)。從而使得計(jì)算機(jī)方面的學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力比較弱，造成就業(yè)困難的局面。部分學(xué)生會(huì)參加培訓(xùn)機(jī)構(gòu)有關(guān)的崗前培訓(xùn)，造成學(xué)生較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。另外軟件企業(yè)無法招到合適的軟件技術(shù)人才，從而又會(huì)加大企業(yè)的培訓(xùn)負(fù)擔(dān)。因此，高校應(yīng)在培養(yǎng)技術(shù)型人才方面要注重培養(yǎng)始建于創(chuàng)新能力。

 

一、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)課程群體系

 

我國相關(guān)教育工作人員根據(jù)我國的教育現(xiàn)狀，并結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)方式以及改革經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軟件技術(shù)課程群進(jìn)行深入的分析研究，明確教育目標(biāo)，對(duì)教育體系進(jìn)行完善。建立了一個(gè)完整的課程群體系。

 

其一，軟件技術(shù)方向課程。根據(jù)不同專業(yè)方向，學(xué)生可以在專業(yè)知識(shí)以及能力方面選擇不同的側(cè)重點(diǎn)，從而針對(duì)這一側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)。這類課程的內(nèi)容主要包含編譯原理、軟件工程、數(shù)據(jù)庫原理、網(wǎng)絡(luò)編程、操作系統(tǒng)以及人機(jī)界面設(shè)計(jì)等類型，教學(xué)目的在于掌握軟件的核心技術(shù)，完成軟件系統(tǒng)的邏輯處理設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)，使得學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)的過程中，自主建立一個(gè)合理的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。這類課程主要訓(xùn)練學(xué)生的綜合性實(shí)踐能力，在完成原程序的前提下，進(jìn)行算法訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生更好地把握軟件技術(shù)的本質(zhì)。

 

其二，軟件技術(shù)基礎(chǔ)課程。這類課程主要是傳授學(xué)生計(jì)算機(jī)專業(yè)方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，以及基礎(chǔ)軟件知識(shí)，對(duì)本學(xué)科的知識(shí)體系的思想、基本原理以及方法進(jìn)行系統(tǒng)的教育。此課程是計(jì)算機(jī)知識(shí)的基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)知識(shí)體系中處于中心地位。這類課程主要有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、匯編語言程序設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)語言等學(xué)科。這類課程有利于學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)后續(xù)課程，其理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合在一起，有利于基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握。此類課程主要是通過簡(jiǎn)單地項(xiàng)目訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生進(jìn)行初步的思維模式培養(yǎng)，以便學(xué)生建立初級(jí)的問題分析以及解決能力模式，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

 

其三，軟件技術(shù)拓展課程。軟件技術(shù)拓展課程主要體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)以及相關(guān)學(xué)科之間的關(guān)系，在新形勢(shì)下所產(chǎn)生的新型的技術(shù)、運(yùn)用以及方向等。這類課程主要包括Java對(duì)象體系、網(wǎng)絡(luò)框架、網(wǎng)絡(luò)編程、Win32核心編程、嵌入式系統(tǒng)編程、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編程、Unix/linux系統(tǒng)編程、軟件質(zhì)量控制以及軟件測(cè)試等科目。其主要以現(xiàn)今最先進(jìn)的技術(shù)以及最新的開發(fā)平臺(tái)為研究對(duì)象，在基礎(chǔ)課程上再次提高計(jì)算機(jī)知識(shí)以及能力。這類課程主要培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用型人才，通過實(shí)際訓(xùn)練提高學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)以及創(chuàng)新能力。

 

二、建設(shè)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)課程群的教學(xué)團(tuán)隊(duì)

 

高校的教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該根據(jù)研究方向、職稱、年齡、學(xué)歷以及學(xué)緣進(jìn)行劃分，形成合理的軟件技術(shù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。每位教師的授課范圍以及研究領(lǐng)域必須在軟件技術(shù)課程的范圍之內(nèi)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)要注重培養(yǎng)青年教師，以創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力為培養(yǎng)中心，提高青年教師的專業(yè)素養(yǎng)，配備經(jīng)驗(yàn)豐富的指導(dǎo)教師，培養(yǎng)青年教師在教學(xué)內(nèi)容、方法、手段、課堂設(shè)計(jì)、講述板書以及作業(yè)答疑方面進(jìn)行全面輔導(dǎo)[2]。教學(xué)團(tuán)隊(duì)要培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)能力，在教學(xué)的過程中，教師之間要相互交流、共同研究教學(xué)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)具有團(tuán)隊(duì)合作精神，建立以培養(yǎng)高素質(zhì)、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力強(qiáng)的人才的目標(biāo)。

 

三、改善計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)課程群的教學(xué)方法以及手段

 

(一)教學(xué)方式的改變。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)課程教學(xué)時(shí)，要改變以往的教學(xué)方式，運(yùn)用多元化的方式以及手段進(jìn)行教學(xué)。例如合理采用案例教學(xué)法、參與式教學(xué)法、過程控制法以及任務(wù)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法等。教師在教學(xué)的過程中，要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容以及特征，運(yùn)用相適應(yīng)的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。例如教師在進(jìn)行軟件編程教學(xué)時(shí)，就可以讓學(xué)生先進(jìn)行編程，如遇不會(huì)或不懂的地方再請(qǐng)教教師，教師在教學(xué)完之后可以布置相關(guān)的作業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生參與教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效率的提高。軟件技術(shù)課程群也可利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué)，建立先進(jìn)的信息化教學(xué)模式，增加教學(xué)方式，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。

 

(二)課程內(nèi)容的更新。課程內(nèi)容要生動(dòng)、豐富，教師在教學(xué)的時(shí)候，就要對(duì)教學(xué)內(nèi)容加以運(yùn)用，通過不同的方式將教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，例如可采用多媒體教學(xué)，將教學(xué)知識(shí)清楚明了的呈現(xiàn)出來，便于學(xué)生理解與吸收。教師將工作中新研究成果以及新方法可以到教學(xué)內(nèi)容中，擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容以及深化教學(xué)內(nèi)容，從而使得課程內(nèi)容保持最新的狀態(tài)，豐富教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容更加貼近計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。

 

(三)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力。在課程的設(shè)計(jì)過程中，要時(shí)刻注意培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力。對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合性以及系統(tǒng)性訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，在課程設(shè)計(jì)中，要以教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體的模式進(jìn)行教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。教師應(yīng)在教學(xué)的過程中，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力。鼓勵(lì)學(xué)生自主開展研究式的學(xué)習(xí)方法，提供專題進(jìn)行自主研究學(xué)習(xí)。

 

四、總結(jié)

 

為了順應(yīng)我國教育體制改革以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，高校應(yīng)建立課程群，綜合培養(yǎng)高素質(zhì)型人才。筆者就目前我國企業(yè)人才要求進(jìn)行分析，急需建立計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)課程群，教育工作者要建立相關(guān)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，對(duì)軟件技術(shù)課程體系進(jìn)行分析，改變教學(xué)方法以及教學(xué)手段。促進(jìn)實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力型人才的培養(yǎng)，為我國企業(yè)提供技術(shù)實(shí)用型人才，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

 

篇10

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)；計(jì)算機(jī)應(yīng)用；基礎(chǔ)課程；教學(xué)創(chuàng)新

1公共教學(xué)環(huán)境的營造

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)階段，可以明顯發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)其教學(xué)工作的影響。教師備課可選的資源更多，學(xué)生接收最新信息的速度更快?？梢?，大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)產(chǎn)生了非常大的沖擊。為了確保該課程的教學(xué)質(zhì)量，教師必須與時(shí)俱進(jìn)抓住大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展機(jī)遇，對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行合理改革創(chuàng)新，為師生構(gòu)建良好的公共教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的計(jì)算機(jī)創(chuàng)新思維。在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展下，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源已經(jīng)成為人們學(xué)習(xí)進(jìn)步的重要途徑。學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程時(shí)，不在局限于課堂教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源彌補(bǔ)自己的專業(yè)學(xué)習(xí)不足，提高自己的綜合學(xué)習(xí)效果[1]。在開展教學(xué)改革工作時(shí)，教師需要根據(jù)該門課程的教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)大綱的基本要求，合理變通教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容。將最新的計(jì)算機(jī)知識(shí)融入教學(xué)方案，并在良好的公共教學(xué)環(huán)境下引導(dǎo)學(xué)生生成更多的學(xué)習(xí)問題，如計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用問題、計(jì)算機(jī)教學(xué)問題以及計(jì)算機(jī)制造問題等。在學(xué)生提出不同問題后，需要師生共同查詢相關(guān)資料，通過溝通交流解決對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)問題與教學(xué)問題。在學(xué)生學(xué)習(xí)提高的過程中，需不斷提升教師的綜合教學(xué)實(shí)力[2]。在營造良好的公共教學(xué)環(huán)境時(shí)，教師需要采取平等民主的教育原則，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)的課程內(nèi)容。為了保證有效提高每一位學(xué)生的計(jì)算機(jī)綜合學(xué)習(xí)效果，教師需要基于學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生設(shè)計(jì)編制個(gè)性化的學(xué)習(xí)計(jì)劃，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升學(xué)生計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果。在現(xiàn)代化教育思想的指導(dǎo)下，教育工作不在單一呆板，學(xué)生的思維創(chuàng)造力得到了很好釋放，教師的教學(xué)壓力得到了很好緩解，學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間更多。在這樣的教學(xué)環(huán)境下，可以培育更多有創(chuàng)新思維的計(jì)算機(jī)人才。為了保障學(xué)生可以扎實(shí)掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)，教師可以采取“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)策略，即將學(xué)習(xí)的主動(dòng)性完全交給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)網(wǎng)絡(luò)教育資源和教材內(nèi)容，快速學(xué)習(xí)掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)[3]。翻轉(zhuǎn)課堂與常規(guī)教學(xué)相比，常規(guī)的教學(xué)課堂無法充分釋放學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，只能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到一定的輔助作用。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，找出最佳的學(xué)習(xí)方案。同時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂給予了學(xué)生足夠的學(xué)習(xí)自由，很好地釋放了學(xué)生天性，使得學(xué)生可以收集學(xué)習(xí)更多的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)，提升學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和學(xué)生的知識(shí)視野。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)下，很好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)質(zhì)量、學(xué)習(xí)問題進(jìn)行快速收集整理。通過分析相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以找到學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，進(jìn)而根據(jù)教學(xué)大綱的要求，給予學(xué)生中肯的學(xué)習(xí)建議，讓學(xué)生主動(dòng)改正自己的學(xué)習(xí)不足，提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量與效率。在公共教學(xué)環(huán)境中，教師對(duì)學(xué)生的點(diǎn)評(píng)與指導(dǎo)至關(guān)重要，可以及時(shí)幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)創(chuàng)新能力。為了確保教師對(duì)學(xué)生點(diǎn)評(píng)的客觀性與真實(shí)性，教師可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析學(xué)生各個(gè)學(xué)習(xí)狀態(tài)之間的相互關(guān)系，進(jìn)而挖掘各個(gè)學(xué)習(xí)因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，并將其總結(jié)為學(xué)生的學(xué)習(xí)報(bào)告上交給教務(wù)處，為教學(xué)管理部門提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，確保教學(xué)各項(xiàng)決策工作的可行性，充分發(fā)揮院校的教育優(yōu)勢(shì)，提升教師的綜合教學(xué)效率，推動(dòng)我國計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的培育發(fā)展

2教學(xué)理念的改變

教師的教學(xué)理念直接影響課程的教學(xué)質(zhì)量。若是教師仍舊保持傳統(tǒng)的教學(xué)理念，對(duì)學(xué)生開展說教引導(dǎo)，則會(huì)嚴(yán)重耽誤學(xué)生的計(jì)算機(jī)知識(shí)學(xué)習(xí)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展環(huán)境下，現(xiàn)代教育理念已經(jīng)滲透到了教育的方方面面，因此教師必須對(duì)自己的教學(xué)理念進(jìn)行改變[4]。在實(shí)際教學(xué)過程中不束縛學(xué)生的思維，而是讓學(xué)生在大數(shù)據(jù)教育資源的引導(dǎo)下，進(jìn)行高質(zhì)量的自主學(xué)習(xí)。教師在實(shí)際教學(xué)過程開展時(shí)，同樣需要合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高自己的教學(xué)質(zhì)量。例如，分析歷史教學(xué)效果和問題檔案。通常，教師無法通過檔案的查閱歸納教學(xué)的不足和不同教學(xué)策略的效果，但大數(shù)據(jù)技術(shù)可以快速分析不同教學(xué)策略產(chǎn)生的教育效果以及在不同時(shí)期教師教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題。教師通過對(duì)大數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行深入研究分析，可以認(rèn)真審視自己的教學(xué)理念和教學(xué)創(chuàng)新過程中出現(xiàn)的具體問題。隨著大數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性的不斷提高，教師可以不斷修正自己的教學(xué)理念和教學(xué)方式，尋找最佳的教學(xué)策略搭配方案，進(jìn)而更好地提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，教師可以量化分析學(xué)生的自主學(xué)習(xí)行為。將學(xué)生一些特殊的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì)后，可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)更加準(zhǔn)確地分析出學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)與不足，進(jìn)而對(duì)學(xué)生給予針對(duì)性的教學(xué)指導(dǎo)，從而有效克服學(xué)生的學(xué)習(xí)弱點(diǎn)[5]。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)時(shí)，教材內(nèi)容包含了大量的理論基礎(chǔ)知識(shí)。這些理論基礎(chǔ)知識(shí)是學(xué)生今后計(jì)算機(jī)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的重要基石。若學(xué)生的理論基礎(chǔ)不牢固，則無法保障后續(xù)計(jì)算機(jī)尖端專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)效果。計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)涉及到諸多學(xué)科，如人工智能、腦學(xué)科、生物基因、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、航天工程、智慧城市以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等。若是學(xué)生的基礎(chǔ)應(yīng)用知識(shí)不扎實(shí)，就好比沙子上建高樓，即使學(xué)生進(jìn)入到高樓的頂層，但是由于基礎(chǔ)不穩(wěn)，時(shí)刻有崩塌的危險(xiǎn)。為了確保學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)效果，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)學(xué)生的考評(píng)成績(jī)、錯(cuò)題類型進(jìn)行針對(duì)性分析，進(jìn)而給學(xué)生推送對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)容，并結(jié)合一些新聞事件加深學(xué)生的記憶效果，快速提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論綜合學(xué)習(xí)質(zhì)量。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)設(shè)計(jì)編制時(shí)，可以讓學(xué)生代表參與課程編制工作，通過師生的相互溝通交流，設(shè)計(jì)最佳的教學(xué)課程表和教學(xué)方案，并合理利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，確保學(xué)生可以主動(dòng)參與教學(xué)過程，且教師可以學(xué)到更多的教學(xué)技巧，推動(dòng)學(xué)生與教師的共同學(xué)習(xí)成長(zhǎng)[6]。在進(jìn)行教學(xué)改革時(shí)，為了保障教學(xué)創(chuàng)新的效果，需要合理突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性，不在對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)場(chǎng)地和學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行約束，而是給予學(xué)生充分的自由，避免學(xué)生受到傳統(tǒng)應(yīng)試教學(xué)的負(fù)面影響，利用現(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與動(dòng)力。在計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)改革時(shí)，教師需要準(zhǔn)確把握計(jì)算機(jī)專業(yè)的未來發(fā)展前景，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)方案，保障教學(xué)方案適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)實(shí)力，為我國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域培育高精尖人才，從而推動(dòng)我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

3教材內(nèi)容的革新

在大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展下，計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)課程的教材內(nèi)容必須要進(jìn)行合理革新，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的課程教材內(nèi)容已經(jīng)落后于時(shí)代科技的發(fā)展，而編寫新教材的時(shí)間和周期遠(yuǎn)不及計(jì)算機(jī)科技的更迭速度。為此，計(jì)算機(jī)專業(yè)的教師需要主動(dòng)調(diào)整改進(jìn)教材內(nèi)容，確保學(xué)生學(xué)習(xí)到最新、最前沿的計(jì)算機(jī)知識(shí)。在教材內(nèi)容革新過程中，需要合理分配教材的教學(xué)板塊，如過去的教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于理論講授?，F(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)教學(xué)理念明確指出，為了提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)綜合學(xué)習(xí)素養(yǎng)，需要確保理論與實(shí)踐教學(xué)的同步開展。為此，需要在教材內(nèi)容中適當(dāng)增加計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生通過具體的實(shí)踐課題學(xué)習(xí)掌握相關(guān)計(jì)算機(jī)內(nèi)容，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)核心素養(yǎng)[7]。在教材內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，需要增加一些發(fā)散性問題和探討性問題，讓學(xué)生可以打破思維定勢(shì)，通過發(fā)散思維的想象解決相關(guān)問題，通過小組合作討論解決相關(guān)問題。學(xué)生在解決相關(guān)問題的過程中提出自己的問題，在處理學(xué)生提出的問題時(shí)需要師生共同參與，體現(xiàn)出團(tuán)結(jié)合作的學(xué)習(xí)意識(shí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，讓學(xué)生在探索問題的過程中形成正確的科學(xué)精神和對(duì)知識(shí)的求知欲望。